【C ++基础】第六篇 类和对象(中)六个默认成员函数
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1.类的六个默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有,简称为空类。
空类中真的什么都没有吗?
并不是,任何类在什么都不写时,编译器会自动生成以下6个默认成员函数。
默认成员函数:用户没有显式实现,编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。我们自己不写,编译器会自己生成一个,我们自己写了,编译器就不会生成。
class Date{};
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6个默认成员函数
初始化和清理
构造函数主要完成初始化工作
析构函数主要完成清理工作
拷贝复制
拷贝构造是使用同类对象初始化创建对象
赋值重载主要是把一个对象赋值给另一个对象
取地址重载
主要是普通对象和const对象取地址,这两个很少会自己实现
2.构造函数
2.1 构造函数概念
构造函数的作用完成初始化的工作,并不是创造类的函数。
举个例子,依旧是日期类:
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
void Init(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()
{
Date d1;
d1.Init(2022 , 2 ,1);
d1.Print();
Date d2;
d2.Init(2022, 2, 1);
d2.Print();
return 0;
}
代码有点多,我来简单说明一下:对于Date类,可以通过Init公有方法给对象设置日期,但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息,未免有些麻烦,那是否可以在对象创建时,就将信息设置进去?
那就是构造函数干的活。
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,并且在对象整个生命周期内只调用一次。
那么我们看看带构造函数版本的日期类:
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
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()
{
Date d1(2022,2,1);
d1.Print();
Date d2(2022,10,15);
d2.Print();
return 0;
}
很显然效果是一样的,构造函数就是那么简单(笑)。
2.2 构造函数的特性
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,而是初始化对象。
【特征】
1.函数名与类名相同
2.没有返回值
3.对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数
4.构造函数可以重载
关于第四点,写个代码:
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
//1.有形参
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//2.无形参
Date()
{
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
//有参数
Date d1(2022,2,1);
d1.Print();
//无参数
Date d2;
d2.Print();
return 0;
}
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。
//绝对不能这样写
Date d3();
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会再生成。
如果屏蔽了构造函数
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
//无参数
Date d2;
d2.Print();
return 0;
}
编译器没有报错,说明生成了一个无形参的默认构造函数。
但是我们将有形参的构造函数写好了,将会出现下面的情形:
d2下面有红色波浪线,说明无参的默认构造函数没有了,编译器不再自己生成。
6.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数据类型,如:int/char… ,自定义类型就是我们使用的class/struct/union等自己定义的类型,看看下面的程序,就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认成员函数。
简单一句话:内置类型不处理(随机值),自定义类型调用它的默认成员函数。
#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
Time()
{
cout << "Time() //构造函数" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
//内置类型
int _year;
int _month;
int _day;
//自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
注意:C++中针对内置类型成员不初始化的缺陷,打了补丁,即:内置类型成员在类中声明时可以给默认值。
class Date
{
private:
//内置类型
//在类中声明时可以给默认值
int _year = 1970;
int _month = 1;
int _day = 1;
//自定义类型
//调用其默认成员函数
Time _t;
};
7.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有一个。
注意:无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数,都可以认为是默认构造函数。
下面的代码能编译通过吗?
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date()
{
_year = 1900;
_month = 1;
_day = 1;
}
Date(int year=1900, int month=1, int day=1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year ;
int _month ;
int _day ;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
当然不能啊,默认的构造函数只能有一个,这个例子里面有两个了,无参与全缺省。
注意:这里是全缺省,半缺省就能通过。
2.3 构造函数的特性全总结
1.函数名与类名相同
2.没有返回值
3.对象实例化时编译器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会再生成。
6.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数据类型,如:int/char… ,自定义类型就是我们使用的class/struct/union等自己定义的类型,看看下面的程序,就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认成员函数。
7.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有一个。
3.析构函数
3.1 析构函数的概念
通过前面构造函数的学习,我们知道一个对象是怎样初始化的,那一个对象又是怎样没了的呢?
这就是析构函数的活了。
析构函数:与析构函数功能相反,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,完成对象中资源的清理工作。
3.2 析构函数的特性
析构函数是特殊的成员函数,其特征如下:
1.析构函数名是在类名前加上字符~
2.无参数无返回值类型
3.一个类只能有一个析构函数。若未显式定义,系统会自动生成默认的析构函数。
注意:析构函数不能重载
4.对象声明周期结束时,C++编译系统自动调用析构函数
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date()
{
_year = 1900;
_month = 1;
_day = 1;
}
~Date()
{
cout << "调用析构函数" << endl;
}
private:
int _year ;
int _month ;
int _day ;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
运行后:
自动调用。
5.关于编译器自动生成的析构函数,是否会完成一些事情呢?
编译器生成的默认析构函数,对自定类型成员调用它的析构函数。
#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
~Time()
{
cout << "~Time()" << endl;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
public:
~Date()
{
cout << "~Date()" << endl;
}
private:
//内置类型
int _year;
int _month;
int _day;
//自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
可以看出自定义类型的析构函数被调用了。
6.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,比如Date类;有资源申请时,一定要写,否则会造成资源泄露,比如Stack类。
就是有malloc、realloc这些函数,在析构函数里面写free,释放空间。
3.3 析构函数的特性全总结
1.析构函数名是在类名前加上字符~
2.无参数无返回值类型
3.一个类只能有一个析构函数。若未显式定义,系统会自动生成默认的析构函数。
注意:析构函数不能重载
4.对象声明周期结束时,C++编译系统自动调用析构函数
5.编译器生成的默认析构函数,对自定类型成员调用它的析构函数。
6.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,比如Date类;有资源申请时,一定要写,否则会造成资源泄露,比如Stack类。
4.拷贝构造函数
4.1 拷贝构造函数的概念
在创建对象时,可否创建一个与已存在对象一模一样的新对象呢?
那就是拷贝构造函数的活。
拷贝构造函数:只有单个形参,该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰),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。
4.2 拷贝构造函数的特性
1.拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。//说明我们要自己写
2.拷贝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,因为会引发无穷递归调用。
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, 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._day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1( 2022,10, 16);
cout << "d1:" << endl;
d1.Print();
Date d2(d1);
cout << "d2:" << endl;
d2.Print();
return 0;
}
简单的拷贝构造就这样写好啦。
【问题】
假如说写成传值的话会怎么样?
Date(const Date d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
好吧,在vs2019上你连编译都过不了。
上面是现象,那么说说原因:
我们都知道函数传值其实传的是类型的拷贝,那么拷贝构造函数传值,那么就会传对象的拷贝,
对象的拷贝又要传拷贝。。。。。。引发无穷递归。
就是这样!碰到不检查这个的编译器就等着倒霉吧(哈哈)。
3.若未显示定义,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存储按字节序完成拷贝,这种拷贝叫做浅拷贝,或者值拷贝。
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1( 2022,10, 16);
cout << "d1:" << endl;
d1.Print();
Date d2(d1);
cout << "d2:" << endl;
d2.Print();
return 0;
}
我把拷贝构造函数删除了,那么编译器会自己生成一个。结果如下:
注意:在编译器生成的默认拷贝构造函数中,内置类型是按照字节方式直接拷贝的,而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。
4.类中如果没有涉及资源申请时,拷贝构造函数是否写都可以;一旦涉及资源申请时,则拷贝构函数是一定要写的,否则就是浅拷贝。
下面的stack的例子(只实现push的指令):
拷贝构造函数自己生成,浅拷贝:
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity=10)
{
_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_size = 0;
_capacity = capacity;
}
void push(const DataType& data)
{
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_arry);
_array = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
s1.push(1);
s1.push(2);
s1.push(3);
s1.push(4);
Stack s2(s1);
return 0;
}
结果报错了,说明编译器自己生成的拷贝构造函数不能满足我们的要求。
最重要的是两个栈用的是同一个空间(拷贝),然后又重复释放同一块空间。
那么解决方案是什么呢?
当然是自己写了,这是废话,编译器自己默认的实现不了,当然需要人。
思路:思路就是重新开辟一个空间,把数据全部拷贝到这里面。
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity=10)
{
_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_size = 0;
_capacity = capacity;
}
//重新开辟一个空间,然后把数据拷贝到这里面
Stack(const Stack& st)
{
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * st._capacity);
memcpy(_array, st._array, sizeof(DataType) * st._size);
_size = st._size;
_capacity = st._capacity;
}
void push(const DataType& data)
{
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
s1.push(1);
s1.push(2);
s1.push(3);
s1.push(4);
Stack s2(s1);
return 0;
}
小总结一下:需要写析构函数的类,都需要写深拷贝的拷贝构造;不需要写析构函数的类,默认生成的浅拷贝的构造就可以用。(看开不开辟空间)。
5.拷贝构造函数典型调用场景:
- 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
4.3 拷贝构造函数的特性全总结
1.拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。//说明我们要自己写
2.拷贝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,因为会引发无穷递归调用。
3.若未显示定义,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存储按字节序完成拷贝,这种拷贝叫做浅拷贝,或者值拷贝。
4.类中如果没有涉及资源申请时,拷贝构造函数是否写都可以;一旦涉及资源申请时,则拷贝构函数是一定要写的,否则就是浅拷贝
5.拷贝构造函数典型调用场景:
- 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
5.赋值运算符重载
(运算符重载实战:日期计算器点击跳转)
5.1 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,函数名字以及参数列表,其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
作用:为了让自定义类型也能用上运算符。
函数名字为:关键字operator后面接需要重载的运算符符号。
函数原型:返回值类型 operator操作符(参数列表)
注意:
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参数
3.用于内置类型的运算符,其含义不能改变,例如:内置的整型+,不能改变其含义
4.作为类成员函数重载时,其形参看起来比操作数数目少1,因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
5.【 .* :: sizeof ?: . 】注意括号里面的以上5个运算符不能重载。特别是 .* (点星)基本没用过,但是会出现
实战一下:
在日期类里面,写一个 判断两个日期是否相等,形如 日期 == 日期 这样的 == 运算符重载
(我的热榜文章里面有完整的日期计算器代码:点击跳转
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
bool operator==(const Date& d)
{
return (_year == d._year && _day == d._day && _month == d._month);
}
private:
int _year = 1900;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
5.2 赋值运算符重载
还记得上面说的默认成员函数我们不写,编译器自己会帮我们写吗?赋值运算符重载当然也会这样啦。
【赋值运算符重载格式】
- 参数类型:const T&,传递引用可以提高传参效率
- 返回值类型 T&,返回引用可以提高返回的效率,有返回值目的是为了支持连续赋值
- 检测是否自己给自己赋值
- 返回*this:要复合连续赋值的含义
eg1.连续赋值:
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date() {}
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date& operator = (const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
return *this;
}
private:
int _year = 1900;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2;
Date d3(2022, 10, 16);
//连续赋值
d1 = d2 = d3;
return 0;
}
如果自己写的只是返回void的话,就无法实现连续赋值的操作.
【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】
【用户没有显式实现时,编译器会生成一个默认赋值运算符重载,以值的方式逐字节拷贝】
6.未完待续
对不起友友们,这节默认成员函数的内容实在是太多了,我明天在肝,不写好这一篇,我是绝对不会写下一篇的。
完毕。
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