[c++类和对象]默认成员函数

文章目录

    • 概念
      • 构造函数
        • 分析
        • 特性
      • 析构函数
        • 概念
        • 特性
      • 拷贝构造函数
        • 概念
        • 特性
        • 调用场景
      • 赋值运算符重载
        • 运算符重载
        • 赋值运算符重载
        • 前置++和后置++重载
      • 取地址及const取地址操作符重载

概念

当一个类中什么成员都没有,这个类就是空类,但实际上空类并非真正为空,
编译器会自动生成下列6个默认成员函数。

[c++类和对象]默认成员函数_第1张图片

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。

构造函数

分析

对于下列函数

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(2023, 3, 23);
	d1.Print();
	return 0;
}

我们创建了一个Date类以及Init函数给对象赋值,但每创建一个对象就需要调用该函数,会比较麻烦,能否在创建对象时就将信息进行设置呢

有:构造函数就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

特性

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. 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。
  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再生成。
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(2023, 3, 23); // 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();
}
  1. 默认构造函数的作用:C++把类型分成内置类型(基本类型)自定义类型内置类型就是语言提供的数据类型,如:int/char…,自定义类型就是使用class/struct/union等自己定义的类型;

对于下面的代码,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:

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;
}

有一点值得注意,C++11中,内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。

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;
};

在C++11中上述代码是允许的

  1. 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。

析构函数

概念

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。

特性

  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,否则会造成资源泄漏,比如Stack类。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
	if (NULL == _array)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	_capacity = capacity;
	_size = 0;
}

void Push(DataType data)
{
	// CheckCapacity();
	_array[_size] = data;
	_size++;
}
	// 析构函数负责资源清理
	~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);
}

拷贝构造函数

概念

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

特性

  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
class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	// Date(const Date& d) // 正确写法
	Date(const Date d) // 错误写法:编译报错,会引发无穷递归
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
  1. 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按字节序完成拷贝,这种拷贝叫做浅拷贝,或者值拷贝。

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。

  1. 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

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

以下列代码为例

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()
{
	//用
	Date d1(2023,3,23);
	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,可以使用引用就尽量使用引用。

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,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: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。
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;
};

当判断日期类的对象是否相等时,需要自己进行函数重载,才能进行比较

赋值运算符重载

1. 赋值运算符重载格式

  • 函数类型: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
  • 返回检测是否自己给自己赋值
  • 返回*this :要复合连续赋值的含义
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;
}

//赋值运算符重载
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


前置++和后置++重载

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	// 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,所以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;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d;
	Date d1(2023, 3, 23);
	d = d1++; // d: 2023,3,23 d1:2023,3,24
	d = ++d1; // d: 2023,3,35 d1:2023,3,25
	return 0;
}

取地址及const取地址操作符重载

这两个默认函数一般不进行自定义,由编译器生成

对于Date类:

class Date
{
public :
	Date* operator&()
	{
		return this ;
	}
	const Date* operator&()const
	{
		return this ;
	}
private :
	int _year ; // 年
	int _month ; // 月
	int _day ; // 日
};

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