剖析“类和对象” (中) -------- CPP

news2024/9/22 2:06:59

在上一篇博客中 (剖析“类和对象” (上) -------- CPP) 提到，一个类中什么成员都没有的称为“空类”。一个“空类”中真的什么都没有吗？

其实不然，任何类中什么都不写时，编译器会自动生成一下六个默认成员函数。

默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

本篇博客将着重和大家一同学习“构造函数”，“析构函数”，“拷贝构造函数”，“赋值重载函数”。

本篇博客将借助以下Date类来辅助学习默认成员函数。

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;
};

一、构造函数

对于Date类，可以通过调用共有的Init函数来设置对象的日期。但如果每创建一个对象都要调用该方法来设置对象的信息，未免有点麻烦。能否有什么方法能在创建对象时就设置好对应信息呢？

构造函数就是为了解决上述问题而设计的。

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。

| 构造函数特征 |

函数名与类名相同
无返回值
对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数
构造函数可以重载
class Date
{
public:
    // 无参构造函数
    Date()
    {}

    // 带参构造函数(可缺省)
    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(2023, 1, 22);  // 调用带参构造函数
    Date d3()  // error

    return 0;
}
如果类中没有显示定义构造函数，则CPP编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显示定义，编译器将不再生成编译器自动生成的默认构造函数，对于内置类型不予处理(赋初值)；对自定义类型会调用他的默认构造

二、析构函数

通过前面对构造函数的学习，我们知道了一个类对象是怎么来的，学完析构函数后，就能明白一个类对象是怎么没的。

析构函数的功能与构造函数的功能截然相反，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，完成资源清理工作。

| 析构函数特征 |

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，若未显示定义，系统会自动生成默认的析构函数(不能重载)
对象生命周期结束时，CPP编译器自动调用析构函数
编译器自动生成的析构函数会对自定义类型起作用，会调用自定义类型对应的析构函数，而对内置类型无影响

| 对象的构造函数和析构函数的调用顺序 |

class A
{
public:
    A(char a)
    {
        _a = a;
        cout << "A(char a) " << _a << endl;
    }

    ~A()
    {
        cout << "~A() " << _a << endl;
    }

private:
    char _a;

};

int main()
{
    A a('A');
    A b('B');

    return 0;
}

构造函数的调用顺序是按照类对象实例化的先后顺序调用的，而析构函数的调用顺序参考栈的LIFO(后进先出)原则。

三、拷贝构造函数

构造函数是由0到1实例化一个对象，那在创建对象时，能否创建一个与已存在对象一模一样的新对象呢？接下来学习的拷贝构造函数做的正是这样的工作。

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。

| 拷贝构造函数特征 |

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(若拷贝构造函数使用值传递，编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用)
若没有显示定义拷贝构造函数，则编译器会生成一个默认拷贝构造函数。默认拷贝构造函数对内置类型是按字节一一拷贝的；而对自定义类型则是调用其对应的拷贝构造函数完成拷贝

| Date的拷贝构造函数的写法 |

class Date
{
public:
    Date(const Date& d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }

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

四、赋值重载函数

CPP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：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)

※ 运算符重载的参数问题：有的运算符要区分左操作数和右操作数。CPP语法规定，在重载函数中，第一个形参就是左操作数，第二个形参就是右操作数。

赋值重载函数具有双重意义：① 默认成员函数 ② 运算符重载函数

| 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
反回值类型：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

| Date的赋值重载函数的写法 |
class Date
{
public:
    Date& operator=(const Date& d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
        
        return *this;
    }

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

| 赋值重载函数和拷贝构造函数的区别 |