当前位置：首页 > news >正文

C++初阶：类和对象（二）

news 来源：原创 2024/9/20 7:01:30

✨✨所属专栏：C++✨✨

✨✨作者主页：嶔某✨✨

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，这个我们后⾯再学习。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？

初始化和清理

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。

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，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。零参构造（不用传参数的构造函数） == 默认构造

class Date
{
public:// 1.⽆参构造函数（是默认构造）/*Date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}*/// 2.带参构造函数（不是默认构造）/*Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}*/// 3.全缺省构造函数（是默认构造）Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

7. 我们不写，编译器默认⽣成的构造，对内置类型成员变量（int double char……）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（class struct……），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。这时我们要初始化这个成员变量，需要⽤初始化列表才能解决。

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;}
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的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:Stack pushst;Stack popst;
};

析构函数

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，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。

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. 和构造函数类似，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（malloc）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（调用了Stack的析构函数）；但是有资源申请时，⼀定要⾃⼰写析构，否则会造成资源（内存）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。

	~Stack(){free(_a);_a = nullptr;_capacity = _top = 0;}

拷贝复制

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⻉构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。

1. 拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。
2. 拷⻉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⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成，所以这里会引发无穷递归。

	date(date d)//E0408	类 "date" 的复制构造函数不能带有 "date" 类型的参数{	_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}

4. 若未显式定义拷⻉构造，编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造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。
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⻉构造就可以完成需要的拷⻉，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的拷⻉构造。

	Stack(const Stack& s){_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * s._capacity);if (_a != nullptr){perror("maollc is fail");return;}memcpy(_a, s._a, sizeof(STDataType) * s._top);_capacity = s._capacity;_top = s._top;}

6. 传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造，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⻉，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。

赋值重载

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 ?:（三目） . 注意以上5个运算符不能重载。

class A
{ 
public :
void func()
{cout << "A::func()" << endl;
}
};
typedef void(A::* PF)(); //成员函数指针类型
int main()
{// C++规定成员函数要加&才能取到函数指针PF pf = &A::func;A obj;//定义A类对象obj// 对象调⽤成员函数指针时，使⽤.*运算符(obj.*pf)();return 0;
}

• 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){return x - 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-(const date& d1,const date& d2)就有意义，但是重载operator+(const date& d1,const date& d2)就没有意义，重载operator+(const date& d1,int x)也是有意义的。
• 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（不传参数只作为区分），跟前置++构成函数重载，⽅便区分。

date& operator++()
{cout << "前置++" << endl;//...return *this;
}
date operator++(int)
{Date tmp;cout << "后置++" << endl;//...return tmp;
}

• 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。

class date
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const date& d);
private:int _year;int _month;int _day;
};ostream& operator<<(ostream& out,const date& d)
{out << d._year << " " << d._month << " " << d._day << endl;return out;
}

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。

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。

	date& operator=(const date& d){if (&d != this){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}

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。

	Stack& operator=(const Stack& s){if (this != &s){memcpy(_a, s._a, sizeof(STDataType) * s._top);_capacity = s._capacity;_top = s._top;}return *this;}

取地址重载

const成员函数

• 将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后
⾯。
• const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 C语言指针从入门到基础详解（指针常量&常量指针）

//void Print(const Date* const this) const
void Print() const
{cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}

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。

class Date
{
public :Date * operator&(){return this;// return nullptr;// return (Date*)00267011;}const Date * operator&() const{return this;// return nullptr;// return (Date*)00267011;}
private:int _year; // 年int _month; // ⽉int _day; // ⽇
};

本期博客到这里就结束了，如果有什么错误，欢迎指出，如果对你有帮助，请点个赞，谢谢！