博主:代码菌@-CSDN博客
专栏:C++杂货铺_代码菌@的博客-CSDN博客
目录
🌈前言🌈
📁 类的6个默认成员函数
📁 构造函数
📂 概念
📂 特性(灰常重要)
📁 析构函数
📂 概念
📂 特性
📂 对象销毁顺序
📁 拷贝构造函数
📂 概念
📂 特性
📁 赋值运算符重载
📂运算符重载
📂 赋值运算符重载
📂 扩展:前置/后置++重载
📁 总结
🌈前言🌈
欢迎收看本期【C++杂货铺】,这期内容,我们将围绕C++中类和对象部分内容进行讲解,包括了 6个默认构造函数,重点是构造和析构函数,拷贝复制函数等内容。
如果你想学习C++,或者刚学完C语言衔接C++,那么这篇文章将会非常有效的帮助你理解。
📁 类的6个默认成员函数
如果我们创建一个类,里面没有包含任何成员,就称为空类。
class Date{};
但是,空类真的是什么也没有定义吗?不是,会默认生成6个默认成员函数。
📁 构造函数
📂 概念
构造函数完成的是初始化工作。构造函数不是创建空间,实例化对象的过程,而是创建对象时,编译器自动调用构造函数,初始化对象。
构造函数是一种特殊的成员函数,是在创建类的对象时,编译器自动调用的函数,以确保每个对象都有一个合适的初始值,并且在该对象的整个声明周期中只调用1次。
类的对象创建时,必须初始化,但我们有时没写过构造函数,为什么能编译过去呢,因为编译器会自动生成。
class Date{public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.带参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;};void TestDate(){Date d1; // 调用无参构造函数Date d2(2015, 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,否则就成了函数声明// 以下代码的函数:声明了d3函数,该函数无参,返回一个日期类型的对象// 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();}
需要注意的是,如果我们想要无参初始化对象,不需要带()
📂 特性(灰常重要)
1. 函数名与类名相同。
2. 无需返回值,即不需要写返回值类型。
3. 构造函数可以重载。
4. 对象实例化过程中,编译期自动调用构造函数。
class Date{public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.带参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;};
5. 如果类中没有显示定义构造函数,编译器会自动生成一个无参的默认构造函数,如果显示定义构造函数,编译器将不再生成默认构造函数。
class Date{public:/*// 如果用户显式定义了构造函数,编译器将不再生成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(){// 将Date类中构造函数屏蔽后,代码可以通过编译,因为编译器生成了一个无参的默认构造函数// 将Date类中构造函数放开,代码编译失败,因为一旦显式定义任何构造函数,编译器将不再生成// 但此时,d1没有传递任何参数,此时可以采用函数全缺省来解决。Date d1;return 0;}
6. 编译器生成的默认构造函数,对内置数据类型不做处理,对自定义数据类型会调用它的默认构造函数。(C++11标准规定,可以再成员变量声明时给缺省值值。)
class Time
{
public:Time(){cout << "Time()" << endl;_hour = 0;_minute = 0;_second = 0;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year;int _month;int _day;// 自定义类型Time _t;
};int main()
{Date d;return 0;
}
但是,我们可以在比变量声明中给默认值。
绝大数情景下面,都需要我们自己创建构造函数。
7. 默认构造函数分为:编译器自生成的构造函数、全缺省的构造函数、自定义无参数的构造函数,并且以上三种只能存在一种。即不需要传参的构造函数就是默认构造函数。
(如果类 没有默认构造函数,并且要实例化无参数类的对象,编译器会报错)
class Date{public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.全缺省构造函数Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;};
如果自己定义了构造函数,编译器就不会自动生成,而全缺省和无参构造函数理论上可以重载,但是在编译过程中,编译器不知道是哪一个。
大多数情况下,推荐使用全缺省构造函数。
📁 析构函数
📂 概念
构造是初始化资源,那么析构函数就是释放资源。注意是释放资源,不是释放对象空间。如我们对象中有一个指针,维护一个动态开辟的空间。
与构造函数功能相反,析构函数不是完成对象本身的销毁,局部对象的销毁工作是由编译器完成的。而对象在销毁时自动调用析构函数,完成对象中资源的清理工作。
📂 特性
1. 析构函数名是在类名前面加上 ~。
2. 无参数无返回值类型。
3. 一个类只能有一个析构函数。若未定义,系统会自动生成析构函数。注意,析构函数不能重载。
4. 对象生命周期结束时,C++编译器系统自动调用析构函数。
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}void Push(DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}// 其他方法...~Stack(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
void TestStack()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);
}
5. 编译器自动生成的析构函数,内置类型成员,销毁时不需要资源清理,最后系统直接将其内存回收即可,对自定义类型成员会调用它的析构函数。
class Time
{
public:~Time(){cout << "~Time()" << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 1970;int _month = 1;int _day = 1;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d;return 0;
}
即使没有创建Time类的对象,依然会调用Time类的析构函数。因为创建了Date类的对象,d的生命周期结束时,自动调用析构函数。
对于内置类型不需要资源清理,最后系统直接将其内存回收即可,而_t是Time类对象,所以会调用Time类的析构函数,所以最后打印~Time()。
6. 如果类中没有申请资源,析构函数可以不写,直接使用编译器自动生成的默认析构函数,;若有自愿申请,一定要写,否则会造成资源泄露。
📂 对象销毁顺序
class Test
{
private:int _a;
public:Test(int a = 1){_a = a;}~Test(){cout << _a << endl;}
};Test t4(5);
static Test t5(4);int main()
{Test t1(1);Test t2(2);static Test t3(3);return 0;
}
这里,我们创建5个同类的对象,在对象销毁,析构资源时,打印看看谁先销毁。
是采用后进先出,先局部后全局的原理。即先销毁局部空间的对象,按照后进先出的方式;在销毁全局空间的对象,按照后进先出的原理。
📁 拷贝构造函数
📂 概念
如果我们想要用已有的对象为基础创建一个新对象,就必须在创建新对象时,拷贝已有对象。
📂 特性
1. 拷贝构造函数是构造函数的重载形式之一。
2. 拷贝构造函数的参数只有1个,且必须是类对象的引用。(不能使用传值调用,编译器会直接报错,因为会引起无穷递归。)
我们首先来看一下,C++中自定义类型的传值调用。以下面代码为例,func1是传值调用,func2是传引用。
class Date
{
public:int _year;int _month;int _day;//默认构造函数Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//拷贝构造函数Date(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._month;}
};void func1(Date d)
{cout << d._year << endl;
}void func2(Date& d)
{cout << d._year << endl;
}int main()
{Date d1(2024,1,1);func1(d1);func2(d1);
}
C++规定,自定义类型传参的时候都会调用拷贝构造函数。所以自定义类型传参的时候,推荐使用引用,引用就是对象的别名。
这是在函数中使用传参调用,如果在拷贝构造函数中使用传参调用呢?就会造成无穷递归调用。
3. 若显示未定义拷贝构造函数,编译器会生成默认的拷贝构造函数。默认的拷贝构造函数对象按内存中字节序完成拷贝,这种拷贝叫做浅拷贝,或者值拷贝。
class Time
{public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_second = 1;}Time(const Time& t){_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;cout << "Time::Time(const Time&)" << endl;}private:int _hour;int _minute;int _second;};class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 1970;int _month = 1;int _day = 1;// 自定义类型Time _t;
};int main()
{Date d1;// 用已经存在的d1拷贝构造d2,此处会调用Date类的拷贝构造函数// 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数,则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构造函数Date d2(d1);return 0;
}
在编译器生成的默认拷贝拷贝构造函数中,内置类型是按照字节序方式直接拷贝的,而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。
4. 编译器生成的拷贝构造函数已经完成了字节序的值拷贝,但只是浅拷贝,不能完成深拷贝的工作。如果涉及到资源的申请,必须使用自定义的拷贝构造函数,完成深拷贝任务。
例如,我们有一个指针,维护动态开辟的空间,浅拷贝后,新对象中的指针还是指向同一块空间。对象销毁,析构资源时,释放两次内存空间,编译器会报错。
程序结束后,析构资源师,会发生运行错误。因为对同一块空间释放了两次。
总结,类如果没涉及申请资源,拷贝构造函数可以不写;一旦涉及申请资源,拷贝构造函数一定要写,否则就是浅拷贝。
5. 拷贝构造函数使用场景:
● 使用已存在对象创建新对象 ● 函数参数类型为类 类型对象 ● 函数返回值类型为类 类型对象
📁 赋值运算符重载
📂运算符重载
C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载,运算符重载是具有特殊函数名的函数,也具有其返回值类型。
例如,对于内置类型,编译器支持+,-,*,/等运算,对于自定义类型,编译器却不支持,所以引入了运算符重载的概念。
函数名: 关键字operator 后面接需要重载的运算符号。
函数原型:返回值类型 operator运算符(参数列表)
注意:
● 不能通过连接其他符号来创建新的操作符,例如operator@,必须是C/C++语法存在的。
● 重载运算符必须有一个类 类型参数
● 用于内置类型的运算符不能重载,其含义不能改变。
● 作为类的成员函数重载时,形参比实际操作数少1,因为成员函数的第一个参数是隐藏的this指针。
● ① .* ② :: ③ sizeof ④ ?: ⑤ . 这5个运算符不能重载
此外,通常情况下,对于类的成员变量一般是封装起来的,是私有的,所以,一般情况下,运算符重载一般 重载成成员函数。
下面是,成员变量是公有的情况:
// 全局的operator==
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
//private:int _year;int _month;int _day;
};
// 这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的,那么问题来了,封装性如何保证?
// 这里其实可以用我们后面学习的友元解决,或者干脆重载成成员函数。
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}
void Test ()
{Date d1(2018, 9, 26);Date d2(2018, 9, 27);cout<<(d1 == d2)<<endl;
}
下面是,成员变量是私有的情况:
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}// bool operator==(Date* this, const Date& d2)// 这里需要注意的是,左操作数是this,指向调用函数的对象bool operator==(const Date& d2){return _year == d2._year;&& _month == d2._month&& _day == d2._day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
📂 赋值运算符重载
1. 赋值运算符重载格式
● 参数类型: const T& ,传引动可以提高传参效率。
● 返回值类型: T& ,返回引用可以提高返回的效率,有返回值的目的是支持连续赋值。
● 检测是否给自己赋值。
● 返回*this : 要符合连续赋值的含义。
class Date
{
public :Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date (const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}Date& operator=(const Date& d){if(this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:int _year ;int _month ;int _day ;
};
2. 赋值运算符只能重载成类的成员函数,不能重载成全局函数。
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}int _year;int _month;int _day;
};
// 赋值运算符重载成全局函数,注意重载成全局函数时没有this指针了,需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{if (&left != &right){left._year = right._year;left._month = right._month;left._day = right._day;}return left;
}
// 编译失败:
// error C2801: “operator =”必须是非静态成员
可以简单理解为,当创建为全局函数时,与类中的赋值运算符重载冲突,因为赋值运算符重载时默认成员函数,在类中如果没有显示定义,编译器会自动生成。
3. 用户没有显示定义是,编译器会默认生成一个默认赋值运算符重载,以值的形式逐字节拷贝, 也就是浅拷贝。
( 对于内置数据类型是直接赋值,即浅拷贝;对于自定义数据类型,调用它的默认赋值运算符重载完成赋值。)
如同拷贝构造函数一样,如果涉及到资源的申请,必须要自己实现赋值运算符重载,完成深拷贝。
此外,我们来对比一下拷贝构造函数与赋值运算符重载的概念
拷贝构造函数: 使用一个已有的类对象,来初始化一个正在创建的对象。
赋值运算符重载:已存在两个类的对象,将一个对象中的数据拷贝到另一个对象中。
Date d1;
Date d2 = d1;对于上面这两行代码,蛇拷贝构造韩式赋值运算符重载呢?是拷贝构造,不能看到=,就认为是赋值运算符重载,d2是正在创建的对象。
📂 扩展:前置/后置++重载
前置++:返回+1之后的结果。
后置++:是先使用后+1,因此需要返回+1之前的旧值。
C++规定,后置++重载时多增加1个int类型的参数,但调用函数时不用传递,便编译器自动传递。
Date& operator++()
{_day += 1;return *this;
}
Date operator++(int)
{Date temp(*this);_day += 1;return temp;
}Date d1;
d1++;
+=d1;
同理,前置/后置-- 也一样。
📁 总结
总结,我们就对默认成员函数最重要的部分内容进行了讲解,包含了构造函数,析构函数,拷贝构造函数和赋值运算符重载,深入研究了它们的特性。
以上知识的零碎点较多,需要我们不断的实践,巩固自己。
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