C++类和对象中上篇

news2024/11/26 3:46:06

1.类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有，那就简称他为空类。

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。

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。

class Date{ };

 构造函数

概念：

对于下面的一个Date类来说：

#include<iostream>
using namespace std;

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(2024, 4, 12);
	d1.Print();

	Date d2;
	d2.Init(2024, 4, 123);
	d2.Print();
	return 0;
}

上述的Date类，在创建完对象后，可以通过Init的public即公有方法给日期设置对象，但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息，肯定太麻烦了，那么有没有一个解决办法就是在创建对象时，就将信息设置进去的方法呢。

这个时候就有引入析构函数的概念了。析构函数是一个特殊的成员函数，名字与类相同，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。

构造函数所有的前5个特性：

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.如果类中没有显示定义构造函数，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。

构造函数可以重载的例子。

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	//1.无参的构造函数
	Date()
	{}

	//2.有参数的构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

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

int main()
{
	Date d1;//调用无参构造函数
	Date d2(2024, 4, 12);//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。
	//warning C4930:"Date d3(void)":没有调用原型函数(是否是有意用变量定义的？)
	Date d3();
	return 0;
}

对于上述第5点的例子：


#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

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
	Date d1;
	return 0;
}

构造函数的第6个特性：

关于编译器生成的默认成员函数，很多人都有疑惑：在不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数。但是看起来默认构造函数又没什么用？d对象调用了编译器生成的默认构造函数，但是d对象_year/_month/_day,依旧是随机值。也就是说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用？

#include<iostream>
using namespace std;
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;
}

注意：C++11中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：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=2024;
	int _month=4;
	int _day=12;

	//自定义类型
	Time _t;
};

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

构造函数的第7个特性：

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。

class Date
{
public:
	Date()
	{
		_year = 2024;
		_month = 4;
		_day = 12;
	}

	Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

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

//下面这个函数能够通过编译吗？
int main()
{
	Date d1; //对重载函数的调用不明确
	return 0;
}

上述测试报错，因为对重载函数的调用不明确，再掉无参时或者再调用有全缺省的不传参时，就会发生这种冲突。

析构函数

概念

刚才讲解了构造函数，因此我们知道了一个对象是怎么来的，那一个对象又是怎么没的呢？

析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完全对对象本身的销毁，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

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。若没有显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能够进行重载。

4.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。

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
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()
	{
		cout << "调用了析构函数" << endl;
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}

private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};
int main()
{
	Stack s;
	s.Push(1);
	s.Push(2);
	return 0;
}

析构函数的第5个特性：

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，对自定类型成员调用它的析构函数。

#include<iostream>
using namespace std;
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 = 2024;
	int _month = 4;
	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中包含了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
// 注意：创建哪个类的对象则调用该类的析构函数，销毁那个类的对象则调用该类的析构函数

析构函数的第6个特性：

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。

拷贝构造函数 

概念：

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。

所以在创建对象时，能不能创建一个与已经存在的对象一模一样的新对象呢？

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 。

特征

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。

class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 4, int day = 13)
	{
		_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;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);
	return 0;
}

3.若没有显式定义，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。

#include<iostream>
using namespace std;
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 = 2024;
	int _month = 4;
	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有必要的，下面的类来进行验证一下。

//这里发现这个程序会直接崩掉，这里需要我们以后讲的深拷贝去解决。
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 10)
	{
		_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
		if (_array==nullptr)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}

	void Push(const DataType& data)
	{
		//检查扩容
		
		_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;
}

 

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；一旦设计到资源申请时，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

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

#include<iostream>
using namespace std;
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(2024, 4, 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，返回是根据实际场景，能用引用尽量使用引用。

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