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【C++】类与对象(中)

时间:2024-11-01 20:18:40浏览次数:5  
标签:函数 对象 C++ 运算符 Date 编译器 重载 构造函数

1. 类的默认成员函数

   默认成员函数就是用户没有显式实现,编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数。一个类,我们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数,需要注意的是这6个中最重要的是前4个,最后两个取地址重载不重要,我们稍微了解⼀下即可。其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数, 移动构造和移动赋值。默认成员函数很重要,也比较复杂,我们要从两个方面 去学习:

 • 第⼀:我们不写时,编译器默认生成的函数行为是什么,是否满足我们的需求。

 • 第二:编译器默认生成的函数不满足我们的需求,我们需要自己实现,那么如何自己实现?

 

 2. 构造函数

    构造函数是特殊的成员函数,需要注意的是,构造函数虽然名称叫构造,但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象(我们常使用的局部对象是栈帧创建时,空间就开好了),而是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能,构造函数⾃动调⽤的 特点就完美的替代的了Init

构造函数的特点:

 1. 函数名与类名相同。

 2. 无返回值。(返回值啥都不需要给,也不需要写void,不要纠结,C++规定如此)

 3. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。

 4. 构造函数可以重载。

 5. 如果类中没有显式定义构造函数,则C++编译器会自动生成⼀个无参的默认构造函数,⼀旦用户显 式定义编译器将不再生成。 

 6. 无参构造函数全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数,都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在,不能同时存在。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成 函数重载,但是调⽤时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认⽣成那个叫 默认构造,实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造,总结⼀下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。

 7. 我们不写,编译器默认⽣成的构造,对内置类型成员变量的初始化没有要求,也就是说是是否初始 化是不确定的,看编译器。对于自定义类型成员变量,要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始 化。如果这个成员变量,没有默认构造函数,那么就会报错,我们要初始化这个成员变量,需要用初始化列表才能解决,初始化列表,我们下个章节再细细讲解。

说明:C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的原生数据类型, 如:int/char/double/指针等,⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字自己定义的类型。 

 一个日期类的构造函数:

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
 // 1.⽆参构造函数 
 Date()
 {
    _year = 1;
    _month = 1;
    _day = 1;
 }
 // 2.带参构造函数 
 Date(int year, int month, int day)
 {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
 }
 // 3.全缺省构造函数 
 /*Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
 {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
 }*/
 void Print()
 {
    cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
 }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
 // 如果留下三个构造中的第⼆个带参构造,第⼀个和第三个注释掉 
 // 编译报错:error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可⽤ 
 Date d1; // 调⽤默认构造函数 
 Date d2(2025, 1, 1); // 调⽤带参的构造函数 
 // 注意:如果通过⽆参构造函数创建对象时,对象后⾯不⽤跟括号,否则编译器⽆法 
 // 区分这⾥是函数声明还是实例化对象 
 // warning C4930: “Date d3(void)”: 未调⽤原型函数(是否是有意⽤变量定义的?) 
 Date d3();
 d1.Print();
 d2.Print();
 return 0;
}

 3. 析构函数

   析构函数与构造函数功能相反,析构函数是完成对对象本身的销毁,比如局部对象是存在栈帧的, 函数结束栈帧销毁,他就释放了,不需要我们管,C++规定对象在销毁时会自动调用析构函数,完成对象中资源的清理释放工作。析构函数的功能类比我们之前Stack实现的Destroy功能,而像Date没有 Destroy,其实就是没有资源需要释放,所以严格说Date是不需要析构函数的。

析构函数的特点:

 1. 析构函数名是在类名前加上字符  

 2. 无参数无返回值。(这里跟构造类似,也不需要加void)

 3. ⼀个类只能有⼀个析构函数。若未显式定义,系统会自动生成默认的析构函数。

 4. 对象生命周期结束时,系统会自动调用析构函数。

 5. 跟构造函数类似,我们不写编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理,自定类型成员会 调用他的析构函数。

 6. 还需要注意的是我们显示写析构函数,对于自定义类型成员也会调⽤他的析构,也就是说⾃定义类 型成员无论什么情况都会自动调用析构函数。

 7. 如果类中没有申请资源时,析构函数可以不写,直接使用编译器生成的默认析构函数,如Date;如 果默认生成的析构就可以用,也就不需要显示写析构,如MyQueue;但是有资源申请时,⼀定要自己写析构,否则会造成资源泄漏,如Stack。

 8. ⼀个局部域的多个对象,C++规定后定义的先析构

 栈和队列的析构函数代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
 Stack(int n = 4)
 {
    _a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
    if (nullptr == _a)
    {
        perror("malloc申请空间失败");
        return;
    }
    _capacity = n;
    _top = 0;
 }
 ~Stack()
 {
       cout << "~Stack()" << endl;
       free(_a);
       _a = nullptr;
       _top = _capacity = 0;
 }
private:
       STDataType* _a;
       size_t _capacity;
       size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列 
class MyQueue
{
public:
 //编译器默认⽣成MyQueue的析构函数调⽤了Stack的析构,释放的Stack内部的资源 

 // 显⽰写析构,也会⾃动调⽤Stack的析构 
 /*~MyQueue()
 {}*/
private:
       Stack pushst;
       Stack popst;
};
int main()
{
 Stack st;
 MyQueue mq;
 return 0;
}

 4. 拷贝构造函数

如果⼀个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用,且任何额外的参数都有默认值,则此构造函数也叫做拷贝构造函数,也就是说拷贝构造是⼀个特殊的构造函数。

 拷贝构造的特点:

 1.拷贝构造函数是构造函数的⼀个重载。

 2. 拷贝构造函数的参数只有⼀个且必须是类类型对象的引用,使用传值方式编译器直接报错,因为语 法逻辑上会引发无穷递归调⽤。

 3. C++规定⾃定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造,所以这里自定义类型传值传参和传值返 回都会调⽤拷贝构造完成。

 4. 若未显式定义拷贝构造,编译器会生成自动生成拷贝构造函数。⾃动⽣成的拷贝构造对内置类型成 员变量会完成值拷贝/浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝),对自定义类型成员变量会调⽤他的拷贝构造。

 5. 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源,编译器⾃动⽣成的拷贝构造就可以完 成需要的拷贝,所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。像Stack这样的类,虽然也都是内置类型,但 是_a指向了资源,编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求,所以需要 我们⾃自己实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型 Stack成员,编译器⾃动⽣成的拷⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造,也不需要我们显⽰实现 MyQueue的拷贝构造。这⾥还有⼀个⼩技巧,如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源,那么他就 需要显⽰写拷贝构造,否则就不需要。

 6. 传值返回会产生⼀个临时对象调用拷贝构造,传值引⽤返回,返回的是返回对象的别名(引⽤),没 有产⽣拷⻉。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象,函数结束就销毁了,那么使⽤ 引⽤返回是有问题的,这时的引⽤相当于⼀个野引用,类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷贝,但是⼀定要确保返回对象,在当前函数结束后还在,才能⽤引⽤返回。

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
 Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
 // 编译报错:error C2652: “Date”: ⾮法的复制构造函数: 第⼀个参数不应是“Date” 
 //Date(Date d)
 Date(const Date& d)
 {
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 }
 Date(Date* d)
 {_year = d->_year;
 _month = d->_month;
 _day = d->_day;
 }
 void Print()
 {
 cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
void Func1(Date d)
{
 cout << &d << endl;
 d.Print();
}
// Date Func2()
Date& Func2()
{
 Date tmp(2024, 7, 5);
 tmp.Print();
 return tmp;
}
int main()
{
 Date d1(2024, 7, 5);
 // C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造,所以这⾥传值传参要调⽤拷⻉
构造 
 // 所以这⾥的d1传值传参给d要调⽤拷⻉构造完成拷⻉,传引⽤传参可以较少这⾥的拷⻉ 
 Func1(d1);
 cout << &d1 << endl;
 // 这⾥可以完成拷⻉,但是不是拷⻉构造,只是⼀个普通的构造 
 Date d2(&d1);
 d1.Print();
 d2.Print();
 //这样写才是拷⻉构造,通过同类型的对象初始化构造,⽽不是指针 
 Date d3(d1);
d2.Print();
 // 也可以这样写,这⾥也是拷⻉构造 
 Date d4 = d1;
 d2.Print();
 
 // Func2返回了⼀个局部对象tmp的引⽤作为返回值 
 // Func2函数结束,tmp对象就销毁了,相当于了⼀个野引⽤ 
 Date ret = Func2();
 ret.Print();
 
 return 0;
}

5. 赋值运算符重载

5.1 运算符重载

 • 当运算符被⽤于类类型的对象时,C++语⾔允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规 定类类型对象使⽤运算符时,必须转换成调⽤对应运算符重载,若没有对应的运算符重载,则会编 译报错。

 • 运算符重载是具有特名字的函数,他的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其他 函数⼀样,它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

 • 重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数,⼆元 运算符有两个参数,⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数,右侧运算对象传给第⼆个参数。

 • 如果⼀个重载运算符函数是成员函数,则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针,因此运算 符重载作为成员函数时,参数⽐运算对象少⼀个。

 • 运算符重载以后,其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。

 • 不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符:⽐如operator@。

 • .* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。(选择题⾥⾯常考,⼤家要记⼀ 下)

 • 重载操作符⾄少有⼀个类类型参数,不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义,如: int operator+(int x, int y)

 • ⼀个类需要重载哪些运算符,是看哪些运算符重载后有意义,⽐如Date类重载operator-就有意 义,但是重载operator+就没有意义。

 • 重载++运算符时,有前置++和后置++,运算符重载函数名都是operator++,⽆法很好的区分。 C++规定,后置++重载时,增加⼀个int形参,跟前置++构成函数重载,⽅便区分。

 • 重载>时,需要重载为全局函数,因为重载为成员函数,this指针默认抢占了第⼀个形参位 置,第⼀个形参位置是左侧运算对象,调⽤时就变成了对象

5.2 赋值运算符重载  

赋值运算符重载是⼀个默认成员函数,⽤于完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值,这⾥要注意跟 拷⻉构造区分,拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象。 赋值运算符重载的特点:

1. 赋值运算符重载是⼀个运算符重载,规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成 const当前类类型引⽤,否则会传值传参会有拷⻉

 2. 有返回值,且建议写成当前类类型引⽤,引⽤返回可以提⾼效率,有返回值⽬的是为了⽀持连续赋 值场景。

 3. 没有显式实现时,编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载,默认赋值运算符重载⾏为跟默认构 造函数类似,对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉),对⾃定义类型 成员变量会调⽤他的拷⻉构造。

 4. 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源,编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载就 可以完成需要的拷⻉,所以不需要我们显⽰实现赋值运算符重载。像Stack这样的类,虽然也都是 内置类型,但是_a指向了资源,编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我 们的需求,所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。像MyQueue这样的类型内部 主要是⾃定义类型Stack成员,编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载会调⽤Stack的赋值运算符重载, 也不需要我们显⽰实现MyQueue的赋值运算符重载。这⾥还有⼀个⼩技巧,如果⼀个类显⽰实现 了析构并释放资源,那么他就需要显⽰写赋值运算符重载,否则就不需要。

class Date{
public:
 Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
 Date(const Date& d)
 {
 cout << " Date(const Date& d)" << endl;
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 }
 // 传引⽤返回减少拷⻉ 
 // d1 = d2;
 Date& operator=(const Date& d)
 {
 // 不要检查⾃⼰给⾃⼰赋值的情况 
 if (this != &d)
 {
 _year = d._year;
 _month = d._month;
 _day = d._day;
 }
 // d1 = d2表达式的返回对象应该为d1,也就是*this 
 return *this;
 }
 void Print()
 {
 cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
int main()
{
Date d1(2024, 7, 5);
 Date d2(d1);
 Date d3(2024, 7, 6);
 d1 = d3;
 // 需要注意这⾥是拷⻉构造,不是赋值重载 
 // 请牢牢记住赋值重载完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值 
 // ⽽拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象 
 Date d4 = d1;
 return 0;
}

标签:函数,对象,C++,运算符,Date,编译器,重载,构造函数
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