类与对象中阶(c++)

上篇最后我们说到了this指针,这次从空类开始,本篇的所有内容都会围绕空类来展开....

内容介绍:

**1. 类的6个默认成员函数 **

**2. 构造函数 **

**3. 析构函数 **

**4. 拷贝构造函数 **

**5. 操作符重载 **

**6. const成员函数 **

7. 取地址及const取地址操作符重载

一.类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有,简称为空类,那么空类中什么都没有吗?并不是什么也没有,任何一个类在我们不写的情况下,都会自动生成下面6个默认成员函数.

那么什么是默认成员函数呢?---->用户自己没有写,编译器会自动生成,但是如果用户显示定义编译器不再生成.

二.构造函数

1.什么是构造函数:

构造函数是一个特殊的成员函数,名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用,以保证每个数据成员都有一个合适的初始值,并且在对象的整个生命周期内只调用一次.

2.作用:

初始化对象,保证对象中的每个数据成员都有一个合适的初始值.

3.默认构造函数:

编译器自动生成的默认构造函数,在对象初始化的时候只能赋予对象中的成员变量随机值,并且我们的对象中如果有空间资源的调度时,必须自己定义构造函数,而不能使用默认的构造函数.

4.特征:

1.函数名与类名相同.

2.无返回值.

eg:

class Date{
    Date(){
        //该函数就是一个默认的构造函数.        
    }
}

3.对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数.

注意:

①.如果我们在创建对象时传参,编译器会根据参数调用对应的构造函数,对对象进行初始化.

②.如果我们直接创建对象,什么都不做,编译器会自动调用默认的构造函数完成对象的初始化,那么什么是默认的构造函数呢?有以下三种.

    a.我们没有显示定义,系统自己生成的默认构造函数.

    b.我们显示定义的无参的构造函数.

    c.我们显示定义的全缺省的构造函数.

4.构造函数可以重载

思考:

a.因为构造函数可以重载,所以我们才能按照自己的要求对对象进行初始化,如果没有了这项特性,那么我们只能使用默认的构造函数了,这可能会影响我们编程效率.

注意:

a.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例如: Date d3(); 该段代码声明了d3函数,该函数无参,函数名为d3,返回值为日期类型.

eg:

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 
}

5.用户自己没有写,编译器会自动生成一个无参的默认构造函数,但是如果用户显示定义编译器不再生成.

注意:

a.我们这里所说的显示定义跟上面的重载没有关系,这里的显示定义是指定义一个无参的默认构造函数或者全缺省的默认构造函数的情况下,编译器不再生成,但是如果我们以重载的形式显示定义了一个需要我们指定参数的构造函数,那么这个构造函数并不属于默认的构造函数,编译器依旧会自动生成一个无参的默认构造函数.

6.无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能存在一个,无参构造函数、全缺省构造函数、编译器默认生成的构造函数,这里的默认是指创建对象时编译器默认调用构造函数.

思考: 编译器自动生成的默认构造函数是否有用?

a.假设我们的类中的成员变量都是系统类型的,这时编译器自己生成的默认构造函数在调用后,成员变量的初始值仍是随机的,此时默认构造函数并没有什么用.

b.假设我们类中的成员变量不仅有系统类型的变量,还有我们自定义类型的对象(也属于成员变量),那么我们在实例化该类时他内部的自定义类型的成员变量如何进行初始化呢,我们无法直接对其进行初始化,此时编译器再调用自动生成的默认构造函数时就会发挥作用,编译器在生成的默认构造函数中调用内部自定义成员变量对应的默认构造函数,完成对类中自定义成员变量的初始化.

eg:

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(){
//在创建对象d时我们不能直接完成对_t的初始化,此时Date中编译器自动生成的默认构造函数产生作用
//创建对象d时,会自动调用Date中默认的构造函数,而默认的构造函数会调用_t这个自定义对象的构造函数
//完成对_t的初始化
   Date d;
   return 0;
}

三. 析构函数

1.什么是析构函数?

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,局部对象销毁工作是由编译器完成的,而对象在销毁时会自动调用析构函数,完成对对象中资源的清理工作.

2.作用:

完成对对象中资源的清理工作.(对象中的资源--->堆上申请的内存空间,文件指针,套接字....)

3.默认析构函数:

一个类有且只有一个析构函数,若未显式定义,系统会自动生成默认的析构函数,但是要想完成对对象中资源的清理,必须要我们自己来定义析构函数,编译器默认生成的析构函数没有这种能力.

4.特征:

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~.

2. 无参数无返回值.

eg:

class Date{
    ~Date(){
        //该函数就是一个默认的析构函数.        
    }
}

1. 一个类有且只有一个析构函数.若未显式定义,系统会自动生成默认的析构函数.

注意:

析构函数并不具备重载的特性,一个类只有一个析构函数,如果我们显示定义,编译器将不会自动生成,如果我们的对象中有空间资源需要我们释放时,必须自己定义析构函数,定义时需要注意函数名是在类名前加上~,没有返回值,没有参数,将释放资源的操作放到函数体中就行.

1. 对象生命周期结束时,C++编译系统系统自动调用析构函数.

思考: 默认生成的析构函数无法释放空间资源,没有空间资源的对象在销毁时自然结束就行,无需进行相关的销毁工作,那么默认的析构函数有什么用?

**a.**假如我们的类中的成员变量没有自定义类型的,那么此时编译器默认生成的析构函数并没什么作用.

b.假如我们类中存在一些自定义类型的成员变量,这些变量在对象销毁时我们无法直接对其进行资源释放,那么此时编译器生成的默认析构函数,会对自定类型成员调用它的析构函数.

eg:

class String{
public:

 String(const char* str = "jack"){
     _str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);
     strcpy(_str, str);
 }
 
~String(){
     cout << "~String()" << endl;
     free(_str);
 }

private:
  char* _str;
};

class Person{
private:
  String _name;//自定义类型
  int _age;
};

int main(){
//当我们的对象p生命周期结束时,需要对p对象中的资源进行释放,p对象并没有资源,但是p对象中的自定义
//类型对象_name中有空间资源,我们没法直接对其进行释放,此时p对象中的默认析构函数的作用就体现出
//来了,它会调用自定义类型对象中的析构函数,将该自定义类型对象中的资源释放.
  Person p;
  return 0;
}

四. 拷贝构造函数

1.什么是拷贝构造函数?

该函数中只有单个形参,该形参是对本类类型对象的引用(一般用const修饰防止被修改),在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用.

2.作用:

在创建类类型对象时,可以将已存在的类类型对象的值浅拷贝到将要创建的对象中.( 编译器自动生成的默认拷贝构造函数只能进行浅拷贝,如果要想完成深拷贝的话需要我们自己定义拷贝构造函数.)

3.什么是浅拷贝?

浅拷贝是指字节序的值进行拷贝,话句话说,就是相同类类型的对象当中对应的成员变量,按一对一的方式完成值的复制.

4.特征:

1.拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式.

如何定义:

Date(const Date& d){
    _year = d._year;
    _month = d._month;
    _day = d._day;
}

2.拷贝构造函数的参数只有一个,且必须使用引用传参,如果使用传值方式传参会引发无穷的递归调用.

3.若没有显示定义,系统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存储按字节序完成拷贝,这种拷贝我们叫做浅拷贝,或者值拷贝.

5.以传值的方式对拷贝构造函数进行传参时,为什么引发无穷的递归调用?

a.首先要知道我们正常是以引用的方式进行传参的.再来看为什么不使用传值的方式进行传参.

b.首先以正常函数为例,我们以值的形式进行传参时会发生什么,编译器在函数的实参传递过来之后,会生成一个与实参类型相同的临时变量对实参的值进行拷贝,然后在函数中使用的都是这个临时变量,与实参无关.这时我们再来看拷贝构造函数中以值的形式进行传参时会发生什么,首先函数收到了我们传递的实参对象,但是因为是值传参,所以这时函数会创建一个临时对象,并将实参对象中的值拷贝到这个临时对象中来,那么如何在创建对象时让其完成对一个实际对象的拷贝呢,当然是以实参对象为参数,调用临时对象的拷贝构造函数了,这时又回到了刚开始调用构造函数传参的时候了,以此往复会一直递归调用下去,因此我们在拷贝构造函数传参时不能使用传值的方式.

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6.既然编译器自己生成的默认拷贝构造函数,已经可以完成字节序的值拷贝了,我们还需要自己实现吗?

a.在我们的类中进行成员变量的定义时,如果成员变量的类型只为普通变量的话,这时确实不需要我们自己定义拷贝构造函数.

b.如果成员变量的类型出现指针类型时就会发生意外,在调用拷贝构造函数时会将已存在对象中成员指针变量中的内容完全复制到新生成的这个对象中的指针变量中,此时两个对象中的指针变量存储的地址相同,也就意味着他们指向的是同一块内存空间,在程序结束时,最后一个对象会先被销毁,此时该对象中的析构函数会将指针变量所指向的空间释放,再到其上一个对象被销毁时,这时该对象的析构函数被调用后,会再次对其指针变量所指向的空间进行释放,因为该指针指向的空间已经被释放过了,该指针变量也已经变成野指针了,再对其指向的空间进行释放程序就会崩溃,所以这种情况下我们需要自己定义拷贝构造函数.

7.会使用拷贝构造函数的场景:

1.使用已存在的对象创建新对象.

2.当函数的形参类型是类类型的对象时.

3.当函数的返回值类型是类类型的对象时.

注意: 因此以上场景我们会进行拷贝构造函数的调用,十分影响程序效率,所以我们为了提高程序效率,一般对象传参时,尽量使用引用类型,函数返回时根据实际场景,能用引用尽量用引用.

五. 赋值操作符重载

1.为什么要使用运算符重载?

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,也具有返回值类型和函数名字以及参数列表,其返回值类型和参数列表与普通的函数类似.

2.函数名字和函数原型

eg:

bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)//==运算符重载
{
 return d1._year == d2._year;
 && d1._month == d2._month
 && d1._day == d2._day;
}

3.注意事项

1.不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@

2.重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数.

3.用于内置类型的操作符,其含义不能改变,例如：内置的整型+,不能改变其含义.

4.作为类成员的重载函数时,其形参看起来比操作数数目少1,成员函数的操作符有一个默认的形参this,限定为第一个形参.

5.那些运算符不能重载,哪些可以.

** 4.赋值运算符重载**

a.赋值运算符主要注意四点:

1.参数类型 2.返回值 3.检测是否自己给自己赋值 4.返回*this

b.注意:

1.一个类如果没有显示定义赋值运算符重载,编译器也会生成一个,完成对象按字节序的值拷贝(浅拷贝).

2.赋值运算符重载只能在类中定义,我们如果在类外定义了全局的赋值运算符重载,此时类中并没有赋值运算符重载,所以编译器会生成一个默认的赋值运算符重载,此时这个默认的赋值运算符重载就和类外全局的赋值运算符重载重复了,会产生冲突,因此赋值运算符的重载必须放在类中.

c.那么编译器生成的默认赋值重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了,我们还需要自己实现吗?

在特定的情况下需要,具体原因等同于拷贝构造函数.

六. const成员函数

1.什么是const成员函数?

a.将const修饰的类成员函数称之为const成员函数,const修饰类成员函数,实际修饰该成员函数隐含的this指针,const实际是放在this指针的最前面,表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改.

eg:

2.const对象可以调用非const成员函数吗？

不可以,const对象只能被访问,而非const成员函数中的*this对象,具备可访问可修改.

3.非const对象可以调用const成员函数吗？

可以,非const对象可以被访问也可以被修改,const函数中的*this只能被访问,因此可以.

4.const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？

不可以,const函数中的this只能被访问,而其他非const函数中的this即可访问也可修改.

5.非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？

可以,非const函数中的this即可访问也可修改,而const函数中的this只能访问.

七. 取地址操作符重载 和 const取地址操作符重载

1.注意:

这两个运算符一般不需要重载,使用编译器生成的默认取地址的重载即可,只有特殊情况,才需要重载,比如想让别人获取到指定的内容.

**2.取地址: **

以date类为例:

Date* operator&(){

   return this ;

}

3.const取地址:

以date类为例:

const Date* operator&()const{
 
    return this ;
 
}