文章目录
🍔一、类的六个默认成员函数
🚩默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数，也就是说 用户自己没有写，编译器会自动生成；一旦用户自己定义了，编译器便不再生成
- 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
🍔二、构造函数
🍟1、概念
🚩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
🍟2、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：
🌰举个栗子：请看代码与注释👇
class Date
{
public:
//无参构造函数
Date()
{
_year = 1;
_month = 1;
_day = 1;
}
//带参构造函数
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;//调用无参构造函数
d1.Print();
Date d2(2024, 1, 21);//调用带参的构造函数
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，也就是说不可以写成Date d1( );
🍩默认构造函数
🚩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
🌰举个栗子：请看代码与注释👇
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;
}
*/
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
// 将Date类中构造函数屏蔽后，代码可以通过编译，因为编译器生成了一个无参的默认构造函数
// 将Date类中构造函数放开，代码编译失败，因为一旦显式定义任何构造函数，编译器将不再生成
// 无参构造函数，放开后报错：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用
Date d1;
return 0;
}
将Date类中构造函数放开，代码编译失败，因为一旦显式定义任何构造函数，编译器将不再生成
将Date类中构造函数屏蔽后，代码可以通过编译，因为编译器生成了一个无参的默认构造函数
通过编译，编译器自动生成了一个无参的默认构造函数之后，为什么编译器没有帮我们完成初始化呢？编译器生成的默认构造函数并没有什么用？？
🤗解答：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class/struct/union等自己定义的类型，编译器对内置类型不做处理，对自定义类型会去调用它的默认构造
🌰全缺省栗子：请看代码与注释👇
class Date
{
public:
//够成函数重载，但是无参调用存在歧义，不能同时存在
//Date()
//{
// _year = 1;
// _month = 1;
// _day = 1;
//}
Date(int year = 2, int month = 2, int day = 2) //全缺省
{
_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.Print();
Date d2(2024, 1, 21);
d2.Print();
Date d3(2024);
d3.Print();
return 0;
}
那我们如果想要不写构造函数的情况下，如何初始化对象的变量呢？
🍄C++11支持，声明时给缺省值
🌰举个栗子：请看代码与注释👇
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
// C++11支持，声明时给缺省值
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Print();
return 0;
}
🍔三、析构函数
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？
🍟1、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
🚨重点：析构函数不完成对象的销毁，只是完成内部资源（堆空间）的清理工作
🍟2、特性
- 🔴特征：
- 析构函数名是在类名前加上字符 ~
- 无参数无返回值类型
- 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）
- 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数
🌰举个栗子：请看代码与注释👇
//析构函数
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
~Date()
{
// Date严格来说，不需要写析构函数
cout << "~Date()" << endl;
}
private:
// C++11支持，声明时给缺省值
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
};
int main()
{
Date d1;
return 0;
}
🌰我们手写一个栈的初始化和释放👇
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 3)
{
cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (nullptr == _a)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
}
_capacity = capacity;
_top = 0;
}
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;
free(_a);
//_capacity = _top = 0;
_a = nullptr;
}
private:
int* _a;
int _capacity;
int _top;
};
int main()
{
Stack st1;
return 0;
}
当我们创建一个栈对象时，会完成对象的初始化，当main函数执行结束时会完成堆空间的释放
请看调试：
此时main函数差一步结束：
继续调试：
继续执行程序结束，对象才进行释放
🍩默认析构函数
- 默认生成的析构函数会不会把动态申请的资源进行释放呢？
🌰举个栗子：请看代码👇
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 3)
{
cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (nullptr == _a)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
}
_capacity = capacity;
_top = 0;
}
private:
int* _a;
int _capacity;
int _top;
};
int main()
{
Stack st1;
return 0;
}
请看调试：
可见，在返回过后，并没有将动态申请的资源进行释放
🚩So，默认生成的的析构函数不会对内置类型进行处理
那自定义类型呢？
🌰举个栗子：请看代码👇
我们定义一个对列：
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 3)
{
cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (nullptr == _a)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
}
_capacity = capacity;
_top = 0;
}
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;
free(_a);
_capacity = _top = 0;
_a = nullptr;
}
private:
int* _a;
int _capacity;
int _top;
};
class MyQueue
{
// 默认生成析构函数，行为跟构造类似
// 内置类型成员不做处理
// 自定义类型成员会去调用他的析构
private:
Stack _pushst;
Stack _popst;
int _size = 1;
};
int main()
{
MyQueue mq;
return 0;
}
请看调试：
默认生成的析构函数会将其成员的资源进行释放，其本质上是调用其自定义成员的析构函数
- 🔴总结：
- 默认生成的析构函数，行为跟构造类似：
- 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析构函数
- 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
🍔四、拷贝构造函数
在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎
那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？
🍟1、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
🍟2、特性
- 🔴特征：
形参必须是引用
🌰举个栗子：请看代码👇
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造
Date(const Date& A)
{
_year = A._year;
_month = A._month;
_day = A._day;
}
private:
int _day;
int _month;
int _year;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(d1);
return 0;
}
如果将拷贝构造函数中的&去掉：
🚨编译报错，因为会引发无穷递归👇
🍩默认拷贝构造
🚩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
🥝浅拷贝
🌰举个栗子：请看代码👇
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _day;
int _month;
int _year;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(d1);
return 0;
}
请看调试：
由此可见，完成了拷贝任务，这是否意味着我们就不用自己手动写拷贝构造函数了呢？
在来看这段代码，同样没有手动写拷贝构造函数👇
// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们下面讲的深拷贝去解决。
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(s1);
return 0;
}
只是简单的把地址copy过去了，但仍没有完成任务
在这段代码运行结束之前，会出现一个运行错误。原因就在于在进行对象复制时，对于动态分配的内容没有进行正确的操作。我们来分析一下：
在运行定义s1对象后，由于在构造函数中有一个动态分配的语句，在使用s1复制s2时，由于执行的是浅拷贝，只是将成员的值进行赋值，这时也就是这两个指针指向了堆里的同一个空间，如下图所示：
当然，这不是我们所期望的结果，在销毁对象时，两个对象的析构函数将对同一个内存空间释放两次，从而引起程序的崩溃，这就是错误出现的原因。我们需要的不是两个指针有相同的值，而是两个指针指向的空间有相同的值，解决办法就是使用“深拷贝”
🥝深拷贝
借助malloc和memcpy：
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 3)
{
cout << "Stack()" << endl;
int* _array = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (_array == constant">NULL)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
else
{
_arr = _array;
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
}
Stack(const Stack& A)
{
int* _array = (int*)malloc(sizeof(int) * A._capacity);
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
else
{
memcpy(_array, A._arr, sizeof(int) * A._capacity);
_arr = _array;
_top = A._top;
_capacity = A._capacity;
}
}
void PushBack(int data)
{
_arr[_top++] = data;
}
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;
free(_arr);
_arr = nullptr;
}
private:
int* _arr;
int _top;
int _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
Stack s2(s1);
return 0;
}
调试一下：
此时，在完成对象的复制后，内存的一个大致情况如下：
🍄此时s1的p和s2的指针各自指向一段内存空间，但它们指向的空间具有相同的内容，这就是所谓的“深拷贝”
🚨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
🚨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
🥝自定义类型
对象里面是自定义类型的拷贝构造，如何拷贝呢？
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造
Date(const Date& A)
{
_year = A._year;
_month = A._month;
_day = A._day;
}
private:
int _day;
int _month;
int _year;
};
class func
{
Date A;
Date B;
};
int main()
{
func A;
func B(A);
return 0;
}
请看调试：
🍄因此：默认生成的拷贝构造会调用其类型的拷贝构造进行拷贝
调用过程可以参考一下图：
🚩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
🍔五、赋值运算符重载函数
🍟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
🍟2、特性
- 🔴特征：
- 函数名字为：关键字operator后面+需要重载的运算符符号（必须是已经存在的！）
- 具备返回类型与参数以及返回值
- 🚨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
- .* 、 :: 、 sizeof 、?: 、 . 注意以上5个运算符不能重载，这个经常在笔试选择题中出现
🍩全局的运算符重载函数（operator）
因为要访问成员，所以为了写成全局的，我们不得不将成员变量公开
🌰上代码:👇
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造
Date(const Date& A)
{
_year = A._year;
_month = A._month;
_day = A._day;
}
//private:
int _day;
int _month;
int _year;
};
bool operator== (const Date& A, const Date& B)
{
return A._day == B._day
&& A._month == B._month
&& A._year == B._year;
}
int main()
{
Date A;
Date B;
cout << (A == B) << endl;
//这里括号不可以省去，因为流插入的优先级比较高所以我们需要加括号让表达式先计算
return 0;
}
返回的bool值为1，所以为真，因此相等
全局的显然不是很好，封装性不好保证，有没有办法写到局部呢？
答案是肯定的，写到类里面不就好了么？
🍩局部的运算符重载函数（operator）
🌰上代码:👇
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造
Date(const Date& A)
{
_year = A._year;
_month = A._month;
_day = A._day;
}
bool operator== (const Date& B)
{
return _day == B._day
&& _month == B._month
&& _year == B._year;
}
private:
int _day;
int _month;
int _year;
};
int main()
{
Date A;
Date B;
cout << (A == B) << endl;
//A==B 其实本质上就是A.operator==(B)
return 0;
}
我们单独把这里的重载函数列出来：
bool operator== (const Date& B)
//其实就是bool operator== (Date *const this,const Date& B)
{
return _day == B._day
&& _month == B._month
&& _year == B._year;
}
- 比如这里需要A == B，那么就相当于 A.operator == (B)
- 表面上缺少了一个参数其实是this指针
- 因此：比较n个操作数我们只需要传进去n-1个参数即可
🍟3、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 ：要符合连续赋值的含义
🌰上代码:👇
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;
}
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;
};
- 赋值运算符重载函数是默认成员函数，不写编译器会自动生成一个，但是其余的运算符重载函数可不是默认成员函数
- 如果不显示定义，则程序自动生成一个默认的赋值运算符重载函数，以值的方式逐字节拷贝，相当于浅拷贝
- 因而当类中涉及到资源管理时，赋值运算符一定要显式定义
- 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 Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造
Date(const Date& A)
{
_year = A._year;
_month = A._month;
_day = A._day;
}
Date& operator=(const Date& d)
{
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}
private:
int _day;
int _month;
int _year;
};
int main()
{
Date A;
Date B(2024,1,26);
A = B;
return 0;
}
- *this作为返回值：
- 1.这个对象出了作用域还在
- 2.返回类型建议是引用
🌰请看下面代码与注释:👇
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1949, int month = 10, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造
Date(const Date& A)
{
_year = A._year;
_month = A._month;
_day = A._day;
}
Date& operator=(const Date& d)
{
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}
private:
int _day;
int _month;
int _year;
};
int main()
{
Date A;
Date B = A;//这个代码不是赋值重载而是拷贝构造
//这是已初始化的对象对另一个正在初始化的对象的赋值——拷贝构造
return 0;
}
- 这里的Date B = A 见到要额外注意——这调用的是拷贝构造
🌰请看下面代码与注释:👇
Date d1(2024);//这里使用的是构造函数
Date d2=d1;//这里使用的是拷贝构造函数，而不是调用的赋值运算符重载函数
Date d3;//这里使用构造函数
d3=d2;//这里使用的赋值运算符重载函数
🍟4、前置++和后置++重载
到这我们对一些运算符有了一定的了解，但是当我们实现前置++与后置++时该如何实现呢？
由于++是一元操作符，只对一个对象进行操作，因此实现的函数的参数没有或者说只有一个隐含的this 指针，这就是我们区分的条件，带上一个参数的，是后置++，而不带参数的是前置++
🌰举个栗子，请看代码：👇
//前置++
Date operator++()
{
_day++;
return *this;
}
//后置++
Date operator++(int)
{
Date temp(*this);
_day++;
return temp;
}
🌰请看下面代码与注释:👇
class Date
{
public:
Date(int year = 1949, int month = 10, 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，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;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d;
Date d1(2024, 1, 26);
d = d1++; // d: 2024,1,26 d1:2024,1,27
d = ++d1; // d: 2024,1,28 d1:2024,1,28
return 0;
}
const_1095">🍔六、const成员
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
🌰看下图:👇
不妨看这样一段代码：
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << _month << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
const Date A;
A.Print();
return 0;
}
定义一个变量int * const this
因为：const具有就近原则
所以：放在this前this本身不能修改
补充：放在*前说明*this不能被修改
再看我们传进去的参数是什么类型的——const Date（说明Date不能修改）
- 转化为指针就是*this 不能修改，所以应该是——const int * const this
- 为什么要这样写呢？——权限不能放大，只能缩小或者平移
- 那由于——this 指针不能显示表示，这个const该加哪呢？
- 祖师爷这样放的：
void Print() const
{
cout << _year << _month << _day << endl;
}
这个const相当于修饰this指针使this指针从 类类型* const this 成为 const 类类型* const this，即指针指向的是一个常量，指针的值也是一个常量
🍄适用场景：
- 1.传参对象有const修饰
- 2.只要函数内部不对成员变量进行修改
🌰举个栗子，请看代码：👇
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
};
int main()
{
Date d1(2024, 1, 26);
d1.Print();
const Date d2(2024, 1, 26);
d2.Print();
}
🚨注意：
- 1.const 对象不能调用非const成员函数
- 2.const对象可以调用const成员函数
- 3.非const对象也可以调用const成员函数
- 4.const成员函数不可以调用非const成员函数
- 5.非const成员函数内可以调用其它的const成员函数
权限可以缩小和平移，但是权限不能放大！
const_1204">🍔七、取地址及const取地址操作符重载
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！
😍这期内容比较多且较复杂，希望烙铁们能理解消化，有所收获哦！
总结🥰
以上就是 【C++】类和对象（中篇） 的全部内容啦🥳🥳🥳🥳
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前途很远，也很暗，但是不要怕，不怕的人面前才有路。💕💕💕
小的会继续学习，继续努力带来更好的作品😊😊😊
创作写文不易，还多请各位大佬uu们多多支持哦🥰🥰🥰
