类与对象（二）

news2024/11/20 8:29:17

类的六个默认构造函数

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。
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。

在这里插入图片描述

构造函数

之前我们创建过Date类，通过Init函数初始化Date类创建的对象，但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息，未免有点麻烦，那能否在对象创建时，就将信息设置进去呢？
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。

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。
其特征如下：

  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。

给大家举个例子：

#include<iostream>
using namespace std;

class Date {
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

public:
	//无参构造函数
	Date() {
		_year = _month = _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;
	}
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(2, 2, 2);

	d1.Print();
	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
 // Date d3()：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)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
  1. 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。
 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;
 }
  1. 关于编译器生成的默认成员函数，很多童鞋会有疑惑：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。也就说在这里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，看看下面的程序，就会发现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。

总结就是，构造函数会对自定义类型调用它的默认成员函数，而对内置类型不做处理
而在C++11的规定中，我们实现了可以在声明处写缺省值的功能，如下所示：

class Date{
private:
	int _year=1;//缺省值
	int _month=1;
	int _day=1;
	//这里的缺省值实际上是传递向某处的，只是我们现在还没有学到，后面将为大家讲解为什么这里传缺省值可以初始化
};

总而言之，经过分析，我们发现，绝大多数情况下我们都需要自己写构造函数，且自定义函数如果没有默认构造函数就会报错。因为自定义类型里也是内置类型，即使几个自定义类型套娃，到最后的一个类的成员也会是只有内置类型

  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。
    这里我们有三个参数，如果我们只传递其中一个参数或者两个参数，那这里就不是默认构造函数

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？
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

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
//析构函数
	~Date() {
		//这里没有开空间，所以这里的析构函数可以什么都不写，或者使用系统默认生成的析构函数
	}

如果大家想看一下标准的析构函数，可以给大家看一下栈的析构函数

~Stack()
 {
 	if (_array)
 	{
 		free(_array);
 		_array = NULL;
 		_capacity = 0;
 		_size = 0;
 	}
 }
  1. 关于编译器自动生成的析构函数，是否会完成一些事情呢？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。
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 = 1970;
	int _month = 1;
	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类的析构函数？
// 因为：main方法中创建了Date对象d，而d中包含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
// main函数中并没有直接调用Time类析构函数，而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数
// 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
  1. 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。

需要注意的是，destroy比Init更容易忘记，所以当我们在类里面自动调用析构函数，不容易出错，就比如我们之前在使用栈等需要自己开空间的类型，我们都有可能忘记free掉我们开辟的内存，就拿两个栈实现一个队列来说，我们给大家看一下用C++写和C写的区别

C

typedef int STDataType;
typedef struct Stack {
	STDataType* a;
	int top;
	int capacity;
}Stack;

void StackInit(Stack* ps) {
	assert(ps);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = -1;
}

// 入栈 
void StackPush(Stack* ps, STDataType x) {
	assert(ps);
	if (ps->capacity == ps->top + 1)
	{
		int newcapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;
		STDataType* node = (STDataType*)realloc(ps->a, newcapacity * sizeof(STDataType));

		if (node == NULL)
		{
			perror("node realloc");
			return;
		}
		ps->a = node;
		ps->capacity = newcapacity;
	}
	ps->top++;
	ps->a[ps->top] = x;
}
// 出栈 
void StackPop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(ps->top >= 0);
	ps->top--;
}
// 获取栈顶元素 
STDataType StackTop(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(ps->top >= 0);
	return ps->a[ps->top];
}
// 获取栈中有效元素个数 
int StackSize(Stack* ps) {
	assert(ps);
	assert(ps->top >= 0);
	return ps->top + 1;
}
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0 
bool StackEmpty(Stack* ps) {
	assert(ps);
	return ps->top == -1;
}
// 销毁栈 
void StackDestroy(Stack* ps) {
	assert(ps);
	free(ps->a);
	ps->a = NULL;
	ps->capacity = 0;
	ps->top = -1;
}

void StackPrint(Stack* ps) {
	assert(ps);

	while (ps->top>=0)
	{
		printf("%d ", ps->a[ps->top]);
		StackPop(ps);
	}
	printf("\n");
}

typedef struct {
    Stack pushst;
    Stack popst;
} MyQueue;


MyQueue* myQueueCreate() {
    MyQueue* obj=(MyQueue*)malloc(sizeof(MyQueue));
    StackInit(&obj->pushst);
    StackInit(&obj->popst);
    return obj;
}

void myQueuePush(MyQueue* obj, int x) {
    StackPush(&obj->pushst,x);
}

int myQueuePop(MyQueue* obj) {
    int front=myQueuePeek(obj);
    StackPop(&obj->popst);
    return front;
}

int myQueuePeek(MyQueue* obj) {
    if(StackEmpty(&obj->popst))
    {
        while(!StackEmpty(&obj->pushst))
        {
            StackPush(&obj->popst,StackTop(&obj->pushst));
            StackPop(&obj->pushst);
        }
		}
		return StackTop(&obj->popst);
}

bool myQueueEmpty(MyQueue* obj) {
    return StackEmpty(&obj->popst)&&StackEmpty(&obj->pushst);
}

void myQueueFree(MyQueue* obj) {
    StackDestroy(&obj->pushst);
    StackDestroy(&obj->popst);
    free(obj);
}

C++

class MyQueue {
public:
    MyQueue() {
        // C++里面的栈，其内部容器会自动初始化
    }

    void push(int x) {
        in_Stack.push(x); // 进队列就从in_Stack进
    }

    int pop() {
        if (out_Stack.empty()) {
            while (!in_Stack.empty()) {
                out_Stack.push(in_Stack.top());
                in_Stack.pop();
                // 如果out_Stack是空的，那么就会进入循环，把in_Stack里面的元素全部导入out_Stack
            }
        }

        int x = out_Stack.top(); // 第一个元素就是队头元素
        out_Stack.pop();
        return x;
    }

    int peek() {
        if (out_Stack.empty()) {
            while (!in_Stack.empty()) {
                out_Stack.push(in_Stack.top());
                in_Stack.pop();
            }
        }

        return out_Stack.top(); // 这个跟pop类似
    }

    bool empty() {
        return in_Stack.empty() && out_Stack.empty(); // 两个都不为空就ok
    }

private:
    stack<int> in_Stack;
    stack<int> out_Stack;
};

可以看出，不仅不需要我们来创建Stack，还免去了一堆销毁函数的代码量，谁更简洁一目了然

最后总结一下：
①析构函数并不是所有类都需要，比如Date类就并不需要自己写
②析构函数的调用顺序：局部对象（后定义先析构）-》局部的静态（静态变量生命周期是全局的，所以再main函数结束后才销毁）-》全局对象（后定义先析构）

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？
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。（拷贝构造函数也是构造函数）
  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。
//拷贝构造函数
Date(const Date& d) {
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}

//使用样例
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 24);
	Date d2(d1);

	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

上面我们提到了，如果我们直接传值调用，就会引发无限递归，给大家看看：

在这里插入图片描述

这样调用拷贝构造，要先传参，这里传值传参，就会形成一个新的拷贝构造，这样下去，就会无限循环下去，代码崩溃

传值调用和传引用调用
C++规定自定义类型都会调用拷贝构造函数，只有调用完了之后才会再次进入函数体。传参这个过程调用的是拷贝构造，传值传参要调用拷贝构造；引用就不会调用拷贝构造，因为它是变量的别名，直接完成调用

  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（内置类型成员）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。
    给大家看一下：

在这里插入图片描述

我们注释掉了拷贝构造函数，但是依然成功了，这就是编译器自己生成的拷贝构造函数的作用。
但是浅拷贝会有问题，给大家看一个例子：

在这里插入图片描述

可以看出来，编译器自己生成的拷贝构造函数并不完全是拷贝，而是直接把d2变成了d1，而这并不是我们想看到的，我们只是想要把d1的成员变量都拷贝过来，却直接变成了d1，很明显这是十分错误的。

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。系统自己生成的像memcpy一样的，就是把每个字节的数据都拷过去，内置类型完成值拷贝

疑难

1.我们假使删除掉之前写的Date的构造函数，而只保留拷贝构造，那么d1就无法初始化了，因为拷贝构造也是构造，系统不会默认生成。但是我们也可以强制生成，使用Date()=default；（注意要写在类里面）
2.我们刚才用的是浅拷贝，它把指针的值也拷贝过来了，两个对象指向同一个空间，析构的时候对谁置空（地址），那两个都会被置空，同一个空间不能被释放两次。浅拷贝ok，但是需要动态开辟资源的，比如指针这种的都不行。深拷贝：比如这里，就是开一块相同大小的空间，然后让tmp指向自己独立的空间
3.再说用两个栈做一个队列，也就是我们上面写的，构造不用其自己写，析构也不需要，连拷贝构造也不需要，因为Stack就已经把它们全部做好

4.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。

  1. 拷贝构造函数典型调用场景：
    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
    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。

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。
函数名字为：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：

  • 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。

我们写一个公有的operator==出来

在这里插入图片描述

再写一个私有的：
在这里插入图片描述

我们在这里没有给大家展示成员变量的情况，实际上，第一个我们是取消了成员变量的private限制，而改成了public，不然我们无法在其他地方使用d1和d2的成员变量；而第二个，由于我们是在类内部写的，所以可以改成private，这样封装性也更好，不会使权限出问题。并且，这个还有两种写法，大家可以多看看。

大家比较疑问的一个问题应该是为什么传递参数变成了一个，在类外的时候命名参数是两个，实际上，我们在类里面，函数是这个样子的：bool operator==(Date* this, const Date& d2)，左操作数是隐含的this指针，指向调用函数的对象

赋值运算符重载

  1. 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 ：要复合连续赋值的含义

首先，我们知道，赋值和拷贝构造是两个意思，给大家写一个例子看看：

Date& operator=(const Date& d) {
	if (this != &d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;//防止自己给自己赋值
	}

	return *this;
}

在这里插入图片描述

d2=d1是赋值吗？不是，因为d2原本是未实例化的对象，而d1则是已经创建过的对象，所以这应该是拷贝构造；而d3=d1是赋值吗？答案很明显是的，两个都是已经创建过的对象，所以是把d1的值赋给d3
而返回*this的原因也很简单，因为我们如果使用void，那么就没有返回值，也就无法做到从右到左的连续赋值；而返回引用的原因，依旧是为了不调用拷贝构造，提高程序效率

给大家看一个表达式，大家可以理解一下是怎么做的：（i=j）=10
意思是j先赋值给i，表达式的返回值是i，所以10再赋值给i

在这里插入图片描述
另外大家需要记住，在类里面声明定义的函数会被认定为内联函数，不需要写inline

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

  1. 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。 注意：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。
    注意：如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必须要实现

前置++和后置++重载

// 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++() {
	(*this) += 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 tmp(*this);
	*this += 1;
	return tmp;
}

后面我们将从日期类的构建开始讲起，希望大家在看懂这篇文章之后可以继续加油！

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文章目录 一、Math 内置对象1、Math 内置对象简介2、Math 内置对象的使用 二、代码示例1、代码示例 - Math 内置对象的使用2、代码示例 - 封装 Math 内置对象 一、Math 内置对象 1、Math 内置对象简介 JavaScript 中的 Math 内置对象 是一个 全局对象 , 该对象 提供了 常用的 数…
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openEuler-22.03下载、安装

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一、下载 下载地址&#xff1a;openEuler下载 | 欧拉系统ISO镜像 | openEuler社区官网 下载版本&#xff1a;openEuler-22.03-LTS-x86_64-dvd.iso 二、安装 配置完后开启虚拟机 设置完后&#xff0c;重启虚拟机 设置桥接模式的网络 cd /etc/sysconfig/network-scripts/ vi if…
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Apple公司面试题之Apple-Orange

Apple公司面试题之Apple-Orange

1. 引言 你幻想过在Apple公司工作吗&#xff1f; 如果心动过&#xff0c;那这个逻辑推理面试题就是给你准备的&#xff01;这是一道有趣的面试题&#xff0c;如下所示&#xff1a; 看到这里的同学&#xff0c;我建议你暂停文章&#xff0c;拿起笔和纸&#xff0c;试一试。准…
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图像在神经网络中的预处理与后处理的原理和作用（最详细版本）

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1. 问题引出及内容介绍 相信大家在学习与图像任务相关的神经网络时&#xff0c;经常会见到这样一个预处理方式。 self.to_tensor_norm transforms.Compose([transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))]) 具体原理及作用稍后解释&…
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用html写一个旋转菜单

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<!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><title>旋转菜单</title><link relstylesheet href"https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/font-awesome/4.7.0/css/font-awesome.css"&…
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重发布的原理及其应用

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重发布的作用&#xff1a; 在一个网络中&#xff0c;若运行多种路由协议或者相同协议的不同进程&#xff1b;因为协议之间不能直接沟通计算&#xff0c;进程之间也是独立进行转发和运算的&#xff0c;所以&#xff0c;需要使用重发布来实现路由的共享。 条件 &#xff1a; 1&am…
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