C++初阶篇----类与对象中卷

news2024/11/26 10:29:01

目录

  • 引言
  • 1. 构造函数
    • 1.1概念
    • 1.2 特性
  • 2. 析构函数
    • 2.1 概念
    • 2.2 特性
  • 3. 拷贝构造函数
    • 3.1 概念
    • 3.2特征
  • 4. 赋值运算符重载
    • 4.1 运算符重载
    • 4.2 赋值运算符重载
    • 4.3 前置++和后置++重载
  • 5.日期类的实现
  • 6.const成员
  • 7.取地址及const取地址操作符重载

引言

当一个类既没有成员变量又没有成员函数时(也就是空类,没有成员),编译器又该如何面对?
此时的编译器会无动于衷?非也

编译器会自动生成6个默认成员函数:
用户没有显示实现,编译器会生成的成员函数成为默认成员函数
在这里插入图片描述

1. 构造函数

1.1概念

构造函数用于在创建对象时初始化对象的状态。构造函数的名称与类名相同，不返回任何值（包括void），因此它们没有返回类型。

构造函数在以下情况下被调用：

  1. 当创建对象时，编译器会自动调用该对象的构造函数来初始化对象。
  2. 在使用new关键字动态分配内存时，构造函数也会被调用。
  3. 当对象作为函数参数传递给函数时，如果需要，构造函数也会被调用。

如下,构造函数的调用与创建

class Date
{
public:
	//void Init(int year=2025, int month=2, int day=26)
	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 s;
	s.Init(2024,2,26);
	//s.Init();
	s.Print();

	return 0;
}

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。

1.2 特性

构造函数的职责是初始化对象,而非开设空间来创建对象
特性:

  1. 函数名与类名一样
  2. 无返回值
  3. 对象实例化,自动调用对用的构造函数
  4. 构造函数可以重载
int main()
{
	Date s;     // 若没有写构造函数,自动调用无参构造函数
	//s.Init(2024,2,26);
	s.Init();
	//s.Init;     错误的
	s.Print();

	return 0;
}
  1. 若类中并没有定义构造函数,那么编译器会自动生成一个**无参**的默认构造函数,当用户显示定义那么就不会自动生成

注意:那么自动生成的构造函数的作用是什么?
通过实验可以得出,当没有定义构造函数而创建对象,而自动调用构造函数,最后却和没有初始化的效果一样(自动调用后值为随机值)
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
如下,自动调用自定义类型的构造函数的作用

#include"iostream"
using namespace std;
class little
{
public:
	little()
	{
		cout << "little" << endl;
		_mount = 24;
		cout << _mount << endl;
	}

private:
	int _mount = 80;
};

class Date
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << _month << _day << endl;
	}
private:
	//内置类型
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	//自定义类型
	little t;
};

int main()
{
	Date s;
	s.Print();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

  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。

2. 析构函数

2.1 概念

析构函数的概念: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。
在对象销毁时自动被调用，用于清理对象所占用的资源、释放内存等操作。它的名称与类名相同，前面加上波浪号（~），不接受任何参数，也没有返回值（包括void）。

2.2 特性

  1. 定义析构函数时,是在类名前加上 " ~ "
  2. 无参数无返回类型
  3. 一个类只能有一个析构函数,若为显式定义,系统会自动生成默认的析构函数.(析构函数无法重载)
  4. 对象生命周期结束时,C++编译系统自动调用析构函数
//Date函数
class Date
{
public:
	void Init(int year=2025, int month=2, int day=26)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day
			<< endl;
	}

	~Date()
	{
		cout << "~Date()" << endl;
	}


private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date s;
	//s.Init(2024,2,26);
	s.Init();
	//s.Init;     错误的
	s.Print();

	return 0;
}

在这里插入图片描述

注意:关于编译器自动生成的析构函数,与构造函数的原理类似
原理便是嵌套类的自调用

include"iostream"
using namespace std;
class little
{
public:
	little()
	{
		cout << "little" << endl;
		_mount = 24;
		cout << _mount << endl;
	}

	~little()
	{
		cout << "~littel()" << endl;
	}

private:
	int _mount = 80;
};

class Date
{
private:
	//内置类型
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	//自定义类型
	little t;
};

int main()
{
	Date s;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
类中若没有开辟空间,可以不写析构函数,相当于C语言中的临时变量,出了生命域便销毁了,但若有资源申请,一定要写析构函数的,就好比C中开辟了空间最后要主动释放空间.

3. 拷贝构造函数

3.1 概念

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)
用于创建一个新对象并初始化为同一类的现有对象的副本。它的作用是用一个已存在的对象来初始化一个新创建的对象。

常用情况:

  1. 将一个对象作为参数传递给函数，以值传递的方式，或者以按值返回的方式。
  2. 在函数中创建一个新对象，并将其初始化为另一个对象的副本。
  3. 当对象被复制给另一个对象时，如对象的赋值操作或对象的初始化。

3.2特征

特殊成员函数之一

  1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式
  2. 参数只有一个且必须是"类"类型对象的**引用**,(注意:使用传值方式编译器直接报错,因为在传值过去,会自动触发调用函数,而进入无穷递归)

class Date
{
public:
	//Date(const Date d )  错误的写法
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	Date(int year=2025, int month=2, int day=26)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day
			<< endl;
	}

	~Date()
	{
		cout << "~Date()" << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date s(2024,2,27);
	Date m(s);
	s.Print();
	m.Print();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
若以传值方式,造成无穷递归:
在这里插入图片描述

  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。如:类中成员需要开辟空间,此时生成的拷贝构造函数会拷贝这片空间,而不是开辟空间.

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
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。

4. 赋值运算符重载

4.1 运算符重载

运算符重载是具有特殊函数名的函数
运算符重载的语法:

return_typefed operator symbol(parameter list)
{
//操作实现
}

class Date
{
public:
	Date(int year=2025, int month=2, int day=26)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	bool operator==(const Date& d)
	{
		return _year == d._year &&
			_month == d._month &&
			_day == d._day;
	}
	~Date()
	{
		cout << "~Date()" << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d;
	Date s(2025, 2, 26);
	cout << (s == d) << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

运算符重载的一些注意事项：

 1. 不能创建新的运算符，只能重载已有的运算符。
 2.  不能改变运算符的优先级和结合性。
 3.  一些运算符（如.和::）无法被重载。
 4.  不能重载的运算符包括：.（成员访问运算符）、.*（成员指针访问运算符）、::（作用域解析运算符）、?:（条件运算符）、sizeof（大小运算符）、typeid（类型信息运算符）等。

4.2 赋值运算符重载

1.赋值运算符重载格式:

  1. 参数类型:const T&,传递引用提高效率
  2. 返回值类型:T&,返回引用可以提高返回得效率
  3. 检测是否自己 给自己赋值
  4. 返回*this:复合连续赋值的含义
class Date
{
public:
	//Date(const Date d )  错误的写法
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	Date(int year=2025, int month=2, int day=26)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day
			<< endl;
	}
	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
		return *this;  //解引用
	}

	~Date()
	{
		cout << "~Date()" << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d(2024, 2, 27);
	Date s = d;
	s.Print();
	d.Print();
	return 0;
}

在这里插入图片描述
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
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。

4.3 前置++和后置++重载

class Date{
public:
//前置++:先加1再返回
// 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++:先返回再加1
//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
//由于temp为临时对象,故不用引用
Date operator++(int)
{
	Date temp(*this);
	_day += 1;
	return temp;
}

private:
 //…………
 }

5.日期类的实现

日期类函数实现

6.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。
在这里插入图片描述

class Date
{
public:
	Date(int year=2025, int month=2, int day=26)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()const
	{
		cout << "Print()const" << endl;
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day
			<< endl;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day
			<< endl;
	}
		~Date()
	{
		cout << "~Date()" << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d(2024,2,27);
	d.Print();
	const Date s(2024, 2, 27);
	s.Print();
	return 0;
}

在这里插入图片描述

注意: const Date 变量时,不能去调用非const的成员函数,而 Date 变量可以去调用const 的成员函数

原理是:加上const 变量的权限被缩小,权限小的无法访问更高级权限的成员函数,而没有const的变量,去访问有const的成员函数,是高权限访问低权限

7.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
};

只有特殊需求,刻意修改取地址操作符,比如此类的地址不外露

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