如果一个类中什么成员都没有,简称为空类。空类中什么都没有吗?并不是的,任何一个类在我们不写的情况下,都会自动生成6个默认成员函数。
对于以下的日期类:
class Date
{
public:
void SetDate(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Display()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1, d2;
d1.SetDate(2018, 5, 1);
d1.Display();
Date d2;
d2.SetDate(2018, 7, 1);
d2.Display();
return 0;
}
对于Date类,可以通过SetDate公有的方法给对象设置内容,但是如果每次创建对象都调用该方法设置信息,未免有点麻烦,那能否在对象创建时,就将信息设置进去呢?
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,保证每个数据成员都有一个合适的初始值,并且在对象的生命周期内只调用一次。
构造函数是特殊的成员函数,需要注意的是,构造函数的名称虽然叫构造,但是需要注意的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。
其特征如下:
1. 函数名与类名相同。
2. 无返回值。
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。
下面来具体看看构造函数的定义和调用
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
Date d3();
}
注意语法,区分调用构造函数和函数的声明
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,一旦用户显式定义了构造函数,编译器将不再自动生成默认构造函数。
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;
}
*/
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void Test()
{
// 没有定义构造函数,对象也可以创建成功,因此此处调用的是编译器生成的默认构造函数
Date d;
}
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,都可以认为是默认成员函数。
// 默认构造函数
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;
};
// 以下测试函数能通过编译吗?
void Test()
{
Date d1;
}
这里编译器报错:对重载函数的调用不明确
因为无法确定是调用无参构造函数还是全缺省构造函数
7.自动生成的默认构造函数对内置类型成员不做处理, 对自定义类型成员会去调用它的对应类型的默认构造函数
C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语法已经定义好的类型:如
int/char...,自定义类型就是我们使用class/struct/union自己定义的类型
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;
}
进入调式可以看到,对内置类型成员的值不做处理,而对自定义类型的成员_t会去调用它的默认构造函数
再来看下一种情况
class Time
{
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;
}
两种自定义类型,我们都没去给它们定义显示出来的默认构造函数,所以它会自动的生成一个默认构造函数,而默认生成的构造函数它是不会对内置类型成员初始化的,所以导致成员变量的值都是未定义的
8.成员变量的命名风格
我们看看这个函数,是不是很僵硬?
class Date
{
public:
Date(int year)
{
// 这里的year到底是成员变量,还是函数形参?
year = year;
}
private:
int year;
};
所以我们一般都建议这样
class Date
{
public:
Date(int year)
{
_year = year;
}
private:
int _year;
};
或者这样
class Date
{
public:
Date(int year)
{
m_year = year;
}
private:
int m_year;
};
其他方式也可以的,主要看公司要求。一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行。
总结:
默认构造函数有以下3种:
1.编译器自动生成的默认构造函数;
2.我们自己写的无参构造函数;
3.我们自己写的全缺省构造函数;
默认构造函数的特点是不传参数就可以调用,前提是要有默认构造函数
通过前面构造函数的学习,我们知道一个对象是怎么来的,那一个对象又是怎么没呢的?
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,完成对象中资源的清理工作。
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. 对象生命周期结束时,C++编译系统自动调用析构函数。
typedef int DataType;
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);
}
int main()
{
TestStack();
return 0;
}
进入调试来验证一下:
在出了TestStack函数的栈之后,会去自动调用析构函数
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?下面的程序我们会看到,编译器生成的默认析构函数,对内置类型成员不做处理,对自定类型成员调用它的析构函数。
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;
}
程序运行结束后输出:~Time()
在main方法中根本没有直接创建Time类的对象,为什么最后会调用Time类的析构函数?
因为:main方法中创建了Date对象d,而d中包含4个成员变量,其中_year, _month, _day三个是
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;
而_t是Time类对象,所以在d销毁时,要将其内部包含的Time类的_t对象销毁,所以要调用Time类的析构函数。
但是:main函数中不能直接调用Time类的析构函数,实际要释放的是Date类对象,所以编译器会调用Date类的析构函数,而Date没有显式提供,则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数,目的是在其内部调用Time类的析构函数,即当Date对象销毁时,要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁
main函数中并没有直接调用Time类析构函数,而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数
注意:创建哪个类的对象则调用该类的构造函数,销毁哪个类的对象则调用该类的析构函数
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,否则会造成资源泄漏,比如Stack类。
在创建对象时,可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢?
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。
拷贝构造函数也是特殊的成员函数,其特征如下:
1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
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。
先来看下面这段代码:
class Date
{
public:
Date(int year = 2022, int month = 7, int day = 23)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(const Date& date)
{
cout << "Date(Date& date)" << endl;
_year = date._year;
_month = date._month;
_day = date._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void Test1(Date& d1)
{
}
void Test2(Date d2)
{
}
void fun()
{
Date d;
Test1(d);
Test2(d);
}
int main()
{
fun();
}
输出结果是Date(Date& date)
说明类类型对象传值需要先调用拷贝构造函数
所以拷贝构造函数的参数如果是采用传值的方式,会引发无穷的递归调用
而拷贝构造函数的参数需要加上const是因为预防下面这种情况的发生:
Date(Date& date)
{
date._year = _year;
date._month = _month;
date._day = _day;
}
除此之外,拷贝构造函数的参数还可以写成指针类型的
Date(const Date* date)
{
_year = date->_year;
_month = date->_month;
_day = date->_day;
}
但是一般不推荐这么写
3. 若未显式定义,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;
}
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对应的拷贝构造函数完成拷贝的。
4. 编译器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,还需要自己显式实现吗?当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢?验证一下试试?
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)
{
// CheckCapacity();
_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;
Stack s2(s1);
return 0;
}
这里会发现上面的程序运行时会奔溃掉,原因是因为默认生成的拷贝构造函数是按照值拷贝的,所以两个对象s1和s2的array的值是一样的,它们都指向了同一块动态内存,最后调用析构函数的时候,对同一块动态内存释放了两次,所以导致了程序奔溃
注意: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;一旦涉及到资源申请时,则拷贝构造函数是一定要写的,否则就是浅拷贝。
5. 拷贝构造函数典型调用场景:
1.使用已存在对象创建新对象
2.函数参数类型为类类型对象
3.函数返回值类型为类类型对象
class Date
{
public:
Date(int year, int minute, int day)
{
cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date Test(Date d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
int main()
{
Date d1(2022, 1, 13);
Test(d1);
return 0;
}
为了提高程序效率,一般对象传参时,尽量使用引用类型,返回时根据实际场景,能用引用尽量使用引用。
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。
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 ?: . 注意以上5个运算符不能重载。
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?
// 这里可以重载成成员函数。
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;
}
封装到类里面的operator ==
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;
};
1. 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
Date& Date::operator=(const Date& d)
{
this->_year = d._year;
this->_month = d._month;
this->_day = d._day;
return *this;
}
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
原因:赋值运算符如果不显式实现,编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载,就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了,故赋值运算符重载只能是类的成员函数。
3. 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。
注意:内置类型成员变量是直接赋值的,而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值。
class Time
{
public:
Time()
{
_hour = 1;
_minute = 1;
_second = 1;
}
Time& operator=(const Time& t)
{
if (this != &t)
{
_hour = t._hour;
_minute = t._minute;
_second = t._second;
}
return *this;
}
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;
Date d2;
d1 = d2;
return 0;
}
既然编译器生成的默认赋值运算符重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了,还需要自己实现吗?当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢?验证一下试试?
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)
{
// CheckCapacity();
_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;
s2 = s1;
return 0;
}
这里的程序一运行就会奔溃掉了,原因和拷贝构造是一样的,在赋值完之后,两个对象的指针_array的值是一样的,因此最后出了作用域调用析构函数的时候,也就对同一块动态内存释放了两次
注意:如果类中未涉及到资源管理,赋值运算符是否实现都可以;一旦涉及到资源管理则必须要实现。
5.3 前置++和后置++重载
// 前置++:返回+1之后的结果
// 注意:this指向的对象函数结束后不会销毁,故以引用方式返回提高效率
Date& operator++()
{
_day += 1;
return *this;
}
// 后置++:
// 前置++和后置++都是一元运算符,为了让前置++与后置++形成能正确重载
// C++规定:后置++重载时多增加一个int类型的参数,但调用函数时该参数不用传递,编译器自动传递
// 注意:后置++是先使用后+1,因此需要返回+1之前的旧值,故需在实现时需要先将this保存一份,然后给this + 1
// 而temp是临时对象,因此只能以值的方式返回,不能返回引用
Date operator++(int)
{
Date temp(*this);
_day += 1;
return temp;
}
将const修饰的“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,表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。
来看一下下面的代码
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << "Print()" << endl;
cout << "year:" << _year << endl;
cout << "month:" << _month << endl;
cout << "day:" << _day << endl << endl;
}
void Print() const
{
cout << "Print()const" << endl;
cout << "year:" << _year << endl;
cout << "month:" << _month << endl;
cout << "day:" << _day << endl << endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
void Test()
{
Date d1(2022, 1, 13);
d1.Print();
const Date d2(2022, 1, 13);
d2.Print();
}
请思考下面的几个问题:
1. const对象可以调用非const成员函数吗?
2. 非const对象可以调用const成员函数吗?
3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗?
4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗?
答:权限缩小可以,权限放大不能
这两个默认成员函数一般不用重新定义 ,编译器默认会生成。
class Date
{
public:
Date* operator&()
{
return this;
}
const Date* operator&()const
{
return this;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
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!
//Test.h
#include
using namespace std;
class Date
{
public:
//获取日期的天数 频繁调用,放在类里面使其成为inline
int GetMonthDay(int year, int month)
{
int day[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
if (month == 2
&& ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
{
return 29;
}
else
{
return day[month];
}
}
//显示日期 频繁调用,放在类里使其成为inline
void DatePrint() const
{
const char* week[7] = { "星期天","星期一","星期二","星期三","星期四","星期五","星期六" };
int beginday = 1;//公元1年1月1日 星期一
Date begin(1, 1, 1);
while (begin != *this)
{
begin++;
beginday++;
}
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << week[beginday % 7] << endl;
}
//全缺省构造函数
Date(int year = 2022, int month = 7, int day = 25)
{
_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;
}
//比较运算符重载
bool operator==(const Date& d) const;
bool operator!=(const Date& d) const;
bool operator<(const Date& d) const;
bool operator<=(const Date& d) const;
bool operator>(const Date& d) const;
bool operator>=(const Date& d) const;
//赋值运算符重载
Date& operator=(const Date& d);
//日期+天数
Date operator+(int day) const;
//日期+=天数
Date& operator+=(int day);
//日期-天数
Date operator-(int day) const;
//日期-=天数
Date& operator-=(int day);
//前置++
Date& operator++();
//后置++
Date operator++(int);
//日期-日期 返回天数
int operator-(Date& d) const;
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
//Test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "Date.h"
bool Date::operator==(const Date& d) const
{
if (_year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool Date::operator!=(const Date& d) const
{
return !(*this == d);
}
bool Date::operator<(const Date& d) const
{
if (_year < d._year
|| _year == d._year && _month < d._month
|| _year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool Date::operator<=(const Date& d) const
{
return *this < d || *this == d;
}
bool Date::operator>(const Date& d) const
{
return !(*this <= d);
}
bool Date::operator>=(const Date& d) const
{
return !(*this < d);
}
Date& Date::operator=(const Date& d)
{
if (*this != d)
{
this->_year = d._year;
this->_month = d._month;
this->_day = d._day;
}
return *this;
}
Date Date::operator+(int day) const
{
Date temp = *this;
return temp += day;
}
Date& Date::operator+=(int day)
{
_day = _day + day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
_day = _day - GetMonthDay(_year, _month);
_month++;
if (_month == 13)
{
_year++;
_month = 1;
}
}
return *this;
}
Date Date::operator-(int day) const
{
Date temp = *this;
return temp -= day;
}
Date& Date::operator-=(int day)
{
while (_day <= day)
{
//获得上一个月的天数,不断累加
_month--;
_day = _day + GetMonthDay(_year, _month);
if (_month == 1)
{
_year--;
_month = 12;
_day += 31;
}
}
_day -= day;
return *this;
}
Date& Date::operator++()
{
return *this += 1;
}
Date Date::operator++(int)
{
Date temp = *this;
*this += 1;
return temp;
}
int Date::operator-(Date& d) const
{
//设左操作数 > 右操作数
int flag = 1;
Date max = *this;
Date min = d;
if (*this < d)
{
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
int days = 0;
while (max != min)
{
++min;
++days;
}
return flag*days;
}