类与对象（中）
类与对象（中）
- 一、类的六个默认成员函数
- 二、构造函数
-
- 1、概念
- 2、代码
- 3、特点
- 4、编译器生成的默认构造函数的作用
-
- （1）内置类型（基本类型）和自定义类型的概念
- （2）作用
- （3）代码
- （4）运行结果
- 三、析构函数
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- 1、概念
- 2、特点
- 3、代码
- 四、拷贝构造函数
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- 1、概念
- 2、函数形式
- 3、简单使用
- 4、运行结果
- 5、特点
- 6、拷贝构造函数使用传值方式
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- （1）代码
- （2）图解
- 7、拷贝构造函数使用浅拷贝引发的错误
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- （1）代码
- （2）错误原因
- 8、使用拷贝构造函数的场景
- 五、运算符重载
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- 1、概念
- 2、注意
- 3、赋值运算符重载
-
- （1）重载格式
- （2）代码
- 4、运算符重载和函数重载
- 六、const成员
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- 1、概念
- 2、代码
- 3、运行结果
本文是接续文章类与对象（上）的。
一、类的六个默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有，则称这个类为空类，但空类中并不是什么都没有，而是存在六个默认成员函数（用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数）。即任何类在什么都不写的情况下，编译器会自动生成六个默认成员函数。
- 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。
- 拷贝构造：使用同类对象初始化创建一个新的对象。
- 赋值重载：主要是把一个对象赋值给另一个对象。
- 两个取地址重载：主要是普通对象和const对象取地址，这两个很少会自己实现，因为编译器默认生成的就够用了。
二、构造函数
1、概念
构造函数是一个特殊的成员函数，它的函数名与类名相同，当创建类类型对象时，编译器会自动调用这个函数，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、代码
class Date
{
public:
//Date() //无参构造函数
//{}
Date(int year = 2023, int month = 8, int day = 17) //全缺省构造函数
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
3、特点
- 构造函数虽然有构造两个字，但是构造函数的主要任务并不是开辟空间创建对象，而是初始化对象。
- 构造函数的函数名与类名相同、无返回值类型、对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数、可以重载。
- 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；如果用户显式定义了构造函数，则编译器将不再生成。
- C++11中针对内置类型成员不初始化的缺陷打了一个补丁，即内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值（缺省值）。如上方代码中private修饰的成员变量。
- 无参构造函数、全缺省构造函数、我们没显式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（不用传参数就可以调用的），但类中的默认构造函数只能有一个。
4、编译器生成的默认构造函数的作用
（1）内置类型（基本类型）和自定义类型的概念
内置类型：语言提供的数据类型，如：int、char、double等等。
自定义类型：我们使用class、struct、union等等，自己定义的类型。
（2）作用
编译器生成的默认构造函数在进行初始化时，对内置类型不做处理，而对自定义类型会去调用它（这个自定义类型）的默认构造函数。
（3）代码
class Time
{
public:
Time()
{
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
public:
private:
//内置类型（基本类型）
int _year;
int _month;
int _day;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
（4）运行结果
三、析构函数
1、概念
析构函数与构造函数的功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁，因为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。
2、特点
- 析构函数的函数名是在类名前加上字符~，它无参数且无返回值类型。
- 一个类中只能有一个析构函数且不能重载。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。
- 对象生命周期结束时，C++编译系统系统会自动调用析构函数。
- 编译器生成的默认析构函数与构造函数一样，内置类型不做处理，自定义类型会去调用它的析构函数。
- 如果类中没有申请资源（在堆上开辟空间），这个类的析构函数可以不写，编译器生成的默认析构函数就够用了，比如Date类；但如果类中有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏（内存泄漏），比如Stack类（参见栈与队列）。
3、代码
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
//构造函数
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)
{
_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;
};
class MyQueue
{
public:
private:
Stack st1;
Stack st2;
};
int main()
{
MyQueue mq;
return 0;
}
- MyQueue类中有两个Stack类的自定义类型，MyQueue类中可以不用析构函数，但Stack类需要析构函数，否则会造成内存泄漏。
四、拷贝构造函数
1、概念
在创建对象时，创建一个与已存在对象一某一样的新对象。
2、函数形式
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。
3、简单使用
class Date
{
public:
Date(int year = 2023, int month = 8, int day = 17)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
cout << "Date(int year = 2023, int month = 8, int day = 17)" << endl;
}
Date(const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
cout << "Date(const Date& d):" << &d << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 8, 19);
Date d2(d1);
return 0;
}
4、运行结果
5、特点
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
- 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，使用传值方式时，编译器会报错，因为会引发无穷递归调用。
- 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。当使用拷贝构造函数创建对象时会调用这个拷贝构造函数，而它会按照字节序的方式完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。而自定义类型则会调用其（自定义类型）拷贝构造函数完成拷贝。
- 类中如果没有涉及资源申请（在堆上开辟空间）时，拷贝构造函数有没有写都无所谓；但如果涉及到资源申请时，则拷贝构造函数一定要写且需写为深拷贝，否则就是浅拷贝，程序会出问题。
6、拷贝构造函数使用传值方式
（1）代码
class Date
{
public:
Date(int year = 2023, int month = 8, int day = 17)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
cout << "Date(int year = 2023, int month = 8, int day = 17)" << endl;
}
Date(const Date d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
cout << "Date(const Date& d):" << &d << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 8, 19);
Date d2(d1);
return 0;
}
（2）图解
7、拷贝构造函数使用浅拷贝引发的错误
（1）代码
int main()
{
Stack st1;
st1.Push(1);
st1.Push(2);
st1.Push(3);
st1.Push(4);
Stack st2(st1);
return 0;
}
- Stack类参见上方析构函数代码。
（2）错误原因
- 因为类中没有显式的拷贝构造函数，所以编译器会生成一个默认的拷贝构造函数。
- 当使用拷贝构造函数创建对象时，会按照字节序的方式完成拷贝，即浅拷贝。此时，使用拷贝构造函数生成的对象（st2）与已存在且作为拷贝构造函数参数的对象（st1），它们的_array将指向同一块空间，即对象st1的_array指向的空间。
- 当函数结束时，编译器会自动调用它们的析构函数，当st1对象析构完时是不会报错的，但此时st1的_array指向的空间已经被释放了，而st2也要调用它的析构函数，它的_array也要进行释放，这会导致_array指向的空间被释放两次而导致程序崩溃。
8、使用拷贝构造函数的场景
- 使用已存在的对象创建新对象。
- 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。
五、运算符重载
1、概念
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，它具有返回值类型，函数名以及参数列表，其返回值类型和参数列表与普通的函数类似。
- 运算符重载的函数名：关键字operator后面接需要重载的运算符符号。
- 运算符重载的函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)。
2、注意
- 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@ 。
- 重载操作符必须有一个类类型参数。
- 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。
- 作为类成员函数重载时，其形参列表的形参会比操作数数量少一个，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this。
- .* :: sizeof ?: . 这5个运算符不能重载。
3、赋值运算符重载
（1）重载格式
形式参数类型：const 类类型&，形式参数使用引用可以提高传参的效率。
返回值类型：类类型&，返回值类型使用引用可以提高返回的效率，有返回值的目的是为了支持连续赋值。
（2）代码
//Date.h
class Date
{
public:
// 全缺省的构造函数
Date(int year = 2023, int month = 8, int day = 20)
{
if (month < 1 || month > 12
|| day < 1 || day > GetMonthDay(year, month))
{
cout << "非法日期" << endl;
}
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date& operator=(const Date& d);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
//Date.cpp
Date& Date::operator=(const Date& d)
{
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}
//赋值运算符重载测试代码
int main()
{
Date d3(2023, 8, 21);
Date d4, d5;
d5 = d4 = d3;
return 0;
}
- Date类中的全缺省的构造函数中可以加上里面的if判断语句，当输入的日期是错误的时，会输出错误信息而不是继续进行。
- 赋值运算符重载实现的代码中加上if判断语句，当进行赋值的两个元素是同一个对象时不进行任何操作，因为无意义。
- 赋值运算符重载实现的代码中返回*this是要达成连续赋值的要求。
- 赋值运算符只能重载成类的成员函数而不能重载成全局函数，因为重载成全局函数时就没有this指针了，需要给两个参数，而这样会使使用赋值运算符时变得麻烦；再者，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，就会和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载起冲突。
- 当用户没有显式实现赋值运算符时，编译器会生成一个默认的赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。此时，内置类型成员变量是直接进行赋值的，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。
- 如果类中没有涉及到资源管理（在堆上开辟空间），则这个类的赋值运算符是否显式实现都无所谓；但当涉及到资源管理时，则必须要显式实现且需为深赋值，否则会出现一些问题。
4、运算符重载和函数重载
- 运算符重载：让自定义类型对象可以使用运算符。当使用运算符时转换成调用这个重载函数。
- 函数重载：支持函数名相同的函数同时存在。
- 运算符重载和函数重载虽然都有重载这个词，但是他们之间没有必然的联系。
六、const成员
1、概念
被const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，当const修饰类成员函数时，实际修饰的是该成员函数形参列表中隐含的this指针形参，表明在该成员函数中不能对this指向的类的任何成员进行修改。
2、代码
#include3、运行结果
- 使用const修饰成员函数时，修饰的是this指向的对象，保证了该成员函数内部不会修改this指向的对象的成员变量，此时const对象和非const对象都可以调用这个成员函数。
- 没有被const修饰的对象是可以调用const修饰的成员函数的，只是对象的权限缩小了，从可以修改变成不能修改。
- 被const修饰的对象不能调用没有被const修饰的成员函数，因为对象的权限放大了，即从不可以修改变成可以修改。
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