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C++《类和对象》(中)

news 来源：原创 2024/9/20 0:29:28

一、类的默认成员函数介绍
- 二、构造函数
构造函数名与类同名
- 内置类型与自定义类型
- - 析构函数
  - - 拷贝构造函数

C++《类和对象》(中)

一、类的默认成员函数介绍

默认成员函数就是⽤⼾没有显式实现，编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。
那么我们主要学习的是1：编译器自动生成的成员函数是否满足我们的需求。2：当编译器自动生成的函数不满足我们需求时，我们应该如何自己实现？

该图片介绍了默认成员函数：

在这里插入图片描述

二、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。

构造函数名与类同名

特点 1：函数名与类名相同
特点 2：⽆返回值。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public://全缺省构造函数Date(int year = 2000, int month = 1,int day=1)//构造函数重载{_year = year;_month = month;_day = day;}//带参构造函数Date(int year, int month,int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//无参构造函数Date(){_year = 2;_month = 2;_day = 2;}private:int _year;int _month;int _day;
};
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}```> 特点3：对象实例化时系统会⾃动调⽤对应的构造函数。
特点4：构造函数可以重载。
特点 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，⼀旦⽤⼾显式定义编译器将不再⽣成。```cpp
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，否则编译器⽆法识别
Date d3();
d1.Print();
d2.Print();
return 0;
}

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。

内置类型与自定义类型

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，

//栈
#include<iostream>
usinig namespace std;
typedef int type;
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:type* _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;
};
int main()
{
MyQueue mq;
return 0;
}

⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字⾃⼰定义的类型。

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。

析构函数名是在类名前加上字符 ~。
⽆参数⽆返回值。 (这⾥跟构造类似，也不需要加void)
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。
对象⽣命周期结束时，系统会⾃动调⽤析构函数。
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。
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。

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public：
Stack()
{_a=(STDateaType*)malloc(sizeof(STDateaType)*n);//资源申请if(_a==nullptr){perror("malloc fail");exit(1);  }_capacity=n;_top=0;
}
~stack()//析构函数
{
free(_a);
_a = nullptr;
_top = _capacity = 0;
}}

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。
⼀个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。

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。

拷⻉构造的特点
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

语法辑上会引发⽆穷递归调⽤。

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。
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

5、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)。

当内置类型有指向的资源时，不用用编译器自动默认的拷贝函数时，编译器会崩的！！！

//栈
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
Stack(int n = 4)//默认构造
{_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;
}
Stack(const Stack& st)//拷贝构造（深拷贝）
{
// 需要对_a指向资源创建同样⼤的资源再拷⻉值_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * st._capacity);if (nullptr == _a)
{perror("malloc申请空间失败!!!");return;
}memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);_top = st._top;_capacity = st._capacity;
}
void Push(STDataType x)
{
if (_top == _capacity)
{int newcapacity = _capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity *sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL)
{perror("realloc fail");return;
}_a = tmp;_capacity = newcapacity;
}_a[_top++] = x;
}
~Stack()
{cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_a = nullptr;_top = _capacity = 0;
}
private:
STDataType* _a;
size_t _capacity;
size_t _top;
};
int main()
{
Stack st1;
st1.Push(1);
st1.Push(2);
// Stack不显⽰实现拷⻉构造，⽤⾃动⽣成的拷⻉构造完成浅拷⻉
// 会导致st1和st2⾥⾯的_a指针指向同⼀块资源，析构时会析构两次，程序崩溃
Stack st2 = st1;

编译器自动生成的拷贝函数是浅拷贝，浅拷贝就会出现问题
在这里插入图片描述
这里的俩个拷贝构造都指向着同一块空间，当运行结束时就会调用析构俩次，造成程序崩溃。

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。

在这里插入图片描述
为了减少拷贝构造，我们采用引用来减少拷贝构造，但是也要注意作用域，如图所示：这里我们采用引用返回，但是出了作用域之后st这个引用就被销毁了，就找不到了，形成了空引用导致错误。