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C++的类和对象(中)

时间:2024-12-19 23:30:54浏览次数:6  
标签:函数 对象 C++ 运算符 默认 重载 拷贝 构造函数

类的默认成员函数

默认成员函数:用户没有显式实现,编译器会自动生成的成员函数。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,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:

①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。

②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?

一.构造函数(主要完成初始化工作(Init))

1.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),而是在对象实例化时初始化对象。

2.构造函数的本质: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。

#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;
       }


 void Print()
 {
  cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
 }

 private:
        int _year;
        int _month;
        int _day;
};


 int main()
{
 // 如果留下第⼆个带参构造,第⼀个注释掉
 
 // 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

 d1.Print();
 d2.Print();

 return 0;
}

3.构造函数的特点:

①函数名与类名相同。

②无返回值(返回值什么都不需要给,也不需要写void,C++规定)

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默认构造函数: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。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。

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/union等关键字自己定义的类型。

二.析构函数(主要完成清理工作(Destroy))

1.析构函数与构造函数功能相反,析构函数不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,它就释放了,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,主要用于处理动态开辟的空间。

2.析构函数的特点:

①析构函数名是在类名前加上字符 ~ (例:~Date)

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,自定义类型成员会调用它的析构函数。

⑥还需要注意的是我们显示地写析构函数,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。

三.拷贝构造函数

1.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(也就是说拷贝构造是⼀个特殊的构造函数)

#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
 public:
       Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
       {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
       }
 
       Date(const Date& d)  // Date d2(d1);
       {
        _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;
}

2.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拷贝构造函数的第一个参数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。拷贝构造函数也可以多个参数,但是第一个参数必须是类类型对象的引用,后面的参数必须有缺省值。

③C++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它的拷贝构造。

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贝构造。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贝构造完成的浅拷贝不符合我们的需求,所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源(指针)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贝构造会调用Stack的拷贝构造,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,那么它就 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),没有产生拷贝。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。

四.赋值运算符重载

1.运算符重载

①运算符重载:当运算符被用于类类型的对象时,C++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。 

②运算符重载是具有特殊名字的函数,他的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其它函数一样,它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

③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。

④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。

⑤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。

⑥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?:  以上5个运算符不能重载。

⑧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))

⑨⼀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)

⑩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。

⑪重载<<和>>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<<cout,不符合使用习惯和可读性。 重载为全局函数把ostream/istream放到第一个形参位置就可以了,第二个形参位置当类类型对象。

2.赋值运算符重载

①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贝赋值,这里要注意跟拷贝构造区分,拷贝构造用于一个对象拷贝初始化给另一个要创建的对象。

②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贝。

(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)没有显示实现时,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拷贝构造函数类似,对内置类型成员变量会完成浅拷贝,对自定义类型成员变量会调用它的赋值重载函数。

五.取地址运算符重载

1.const成员函数

①const成员函数:const修饰的成员函数。const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。

②const实际修饰该成员函数隐含的this指针,表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。 const 修饰Date类的Print成员函数,Print隐含的this指针由Date* const this 变为 const Date* const this 。

2.取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载,一般这两个函数编译器自动生成的就可以够我们用了,不需要去显示实现,除非一些很特殊的场景(比如我们不想让别⼈取到当前类对象的地址,就可以自己实现一份,胡乱返回⼀个地址)

标签:函数,对象,C++,运算符,默认,重载,拷贝,构造函数
From: https://blog.csdn.net/Jason_Ely/article/details/144571020

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