c++入门----类与对象(中)

news2024/10/18 15:37:20

       OK呀,家人们承接上文,当大家看过鄙人的上一篇博客后,我相信大家对我们的c++已经有一点印象了。那么我们现在趁热打铁再深入的学习c++入门的一些知识。

类的默认成员函数

        首先我们学习的是我们的默认函数。不知道大家刚读这个名词是什么反应。默认就是认为应该这样是吧。那么正式一点解释是默认成员函数就是⽤⼾没有显式实现,编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。大家可以直接理解为编译器自动生成的函数。不知道大家是否会想到,既然编译器已经为我们生成了,那么我们干嘛还有自招麻烦啊。干嘛要学啊。其实刚开始的时候我就是这个思想,我们干嘛还要学这个啊。明明都自动生成了,并且编译器一定比我聪明所以我就不写了自定义函数了。让编译器自己搞吧。但大家想想要是真的不重要的话,我们干嘛在这里写啊。是吧。

     对于这个默认成员函数,我们不写的情况下编译器会默认⽣成以下6个默认成员函数,需要注意的是这6个中最重要的是前4个,最后两个取地址重载不重要,我们稍微了解⼀下即可。其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数,移动构造和移动赋值,这个我们后⾯再讲解。默认成员函数很重要,也⽐较复杂,我们要从两个⽅⾯去学习:

第⼀:我们不写时,编译器默认⽣成的函数⾏为是什么,是否满⾜我们的需求。
第⼆:编译器默认⽣成的函数不满⾜我们的需求,我们需要⾃⼰实现,那么如何⾃⼰实现?

       那么我们开头就已经写成这样了接下来我们就开始正文了。 

 构造函数

       好了,我们学习默认成员函数的第一个就是我们的标题“构造函数”。那么“构造函数”是什么意思咧。就是想名字那样。构造一个什么东西出来吗?其实不然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(我们常使⽤的局部对象是栈帧创建时,空间就开好了),⽽是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能,构造函数⾃动调⽤的特点就完美的替代的了Init。这就是有点承接我们上一篇的博课中的实例话。反正大家着重看标和字体

        那么稍微讲了一下构造函数的具体意思,但是我们还需要熟练使用构造函数啊是吧。那么我们构造函数使用有什么  要求咧:

1. 函数名与类名相同。
2. ⽆返回值。 (返回值啥都不需要给,也不需要写void,不要纠结,C++规定如此)
3. 对象实例化时系统会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,⼀旦⽤⼾显式定义编译器将不再⽣成。
6. ⽆参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数,都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在,不能同时存在。⽆参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载,但是调⽤时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认⽣成那个叫默认构造,实际上⽆参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造,总结⼀下就是不传实参就可以调⽤的构造就叫默认构造。
7. 我们不写,编译器默认⽣成的构造,对内置类型成员变量的初始化没有要求,也就是说是是否初始化是不确定的,看编译器。对于⾃定义类型成员变量,要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量,没有默认构造函数,那么就会报错,我们要初始化这个成员变量,需要⽤初始化列表才能解决,初始化列表,我们下个章节再细细讲解。
         大家可以看到这个要求还是有点多哦。但是从第四点为分界线。后面的字多一些啊。那么我们从简答的开始讲解。
       首先我们看到第一点我们的构造函数名字与类相同,这就表面我们构造函数的名字不能在随便取名字了现在有一个约束。然后就是无返回值。这个简单吧。就是没有return。是吧。然后又就是void也不需要。这样不是更好嘛。又可以少写一点了。那么上面这两天具体是个啥样子咧

        在上面我写了一个超级简易的版本,我们可以清晰的看到我们的类名字是与构造函数一样的。还是就是我们没有写void,那里的红线是因为我还没有写完所以报错的。那么前两点解决了。

       对于第三点,很简单理解就是我们只需要写,然后系统就会调用,并且这个与我们的第5点和第7点有关联我们后面具体讲。第4四点这个就与我们的上一篇博客也有牵扯就是我们的重载。比如一个酒店每间房间对标的客户也不一样吧 。虽然每个房间内容不一样,但是我们可以叫同一个名字啊。是吧。

       是吧,我们写了几个构造函数,名字相同都没有报错,那么就是实际证明了第四点吧。 

       对于第五点的话,大家只要稍微思考一下就好使很好理解的,就是说,我们假如不写构造函数的话,那么就相当于我们只声明了但是没定义。那么我们还是要使用的话,编译器不会报错,编译器会直接给你初始化一下。但是编译器给你初始化,但是初始化的结果是不是我们想要的肯定就很难讲了,是吧。        我们看到上面的这张图片我们。我并没有写构造函数,就只声明了一下。然后我并没有定义,但我却还是可以直接说明,并且没有报错。虽然没有报错但是我们可以看到最后的结果却是一言难尽的。所以这也呼应了我们前面的那个问题,编译器的自动生成的不一定就是最好的,有可能适得其反。

        然后就是第六点,缺省构造了。我们在上一篇博客中写过,this指针。并且这也与我们的第三点是相互的。我们既然学习过缺省参数了,那么就要用起来。那么我们还是看看代码怎么样的:

         我们可以看到上面的图片在构造函数里面使用缺省参数就是在形参那么写,然后编译器会依据你传的数据分类,从而调用那个。 虽然这么看起来是很简单的,但是大家需要注意⽆参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载,但是调用时会存在歧义。但是这三个函数有且只有⼀个存在,不能同时存在。这里我是为了给大家演示一下所以我就写了但,大家后面使用的时候可不能都写出来,不然到时候报错都不知道为什么。

        那么最后一点个人认为就是理解为编译器自动生成一个构造函数,但是我们自己写的⾃定义类型成员变量如果我们写了构造函数的话,那么编译器会直接调用,但是如果我们没写构造函数并且我们调用这个构造函数的话就会报错。大概可以理解为我们不写构造函数,可以,编译器给你一个。但是编译器只给你初始化一下就没了,我们要是没写构造函数,但是又想白嫖一个构造函数的话,系统就会报错。有点像那个白嫖有度。

         好了,上面就是构造函数的七个点了。具体用法大家可以在后期使用的时候结合这七点使用。但是大家不要后面被名字给蛊惑了,构造函数的初始化的作用!!!

析构函数

        我们学习了上面的构造函数后,我们了解到构造函数是初始化。我们既然初始化了,那么要清除吧。就像我们最开始时候的图片上面写的析构函数是清理的。那么我们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,⽐如局部对象是存在栈帧的,函数结束栈帧销毁,他就释放了,不需要我们管,C++规定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释放⼯作。析构函数的功能类⽐我们之前Stack实现的Destroy功能,⽽像Date没有Destroy,其实就是没有资源需要释放,所以严格说Date是不需要析构函数的。

         上面得文字又有点多了,那么我简化一下就是,对申请的资源释放。没有的话就不用写。那么我们析构函数是与构造函数对立,那么析构函数的使用点肯定也不能少:

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
2. ⽆参数⽆返回值。 (这⾥跟构造类似,也不需要加void)
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。
4. 对象⽣命周期结束时,系统会⾃动调⽤析构函数。
5. 跟构造函数类似,我们不写编译器⾃动⽣成的析构函数对内置类型成员不做处理,⾃定类型成员会调⽤他的析构函数。
6. 还需要注意的是我们显⽰写析构函数,对于⾃定义类型成员也会调⽤他的析构,也就是说⾃定义类型成员⽆论什么情况都会⾃动调⽤析构函数。
7. 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,Date;如果默认⽣成的析构就可以⽤,也就不需要显⽰写析构,如MyQueue;但是有资源申请时,⼀定要自己写析构,否则会造成资源泄漏,如Stack。
8. ⼀个局部域的多个对象,C++规定后定义的先析构。
       那么我们还是从简单的开始讲,第一点析构就是类的名字前面加个~并且也是没有返回值的,那么看图片:

         我们看到我们这里并没有写出什么,因为我们并没有申请资源所以就直接大家演示一下。并且我们还将第四点也解释了,我们在主函数中并没有调用析构函数,但是系统会在快结束的时候自动调用。

       第三点也很简单,就是我们析构一次性析构完,不要想着什么没释放再写一个,我认为这也是想给我们一点警示,叫我们不要丢三落四的,一次性把事情做完: 

       对于第五点,我们就可以自己理解。要是我们不写析构函数的话,编译器对内置类的成员不会处理。怎么说咧。好比本来就是一家人做点事情都无差的,但是一个外人做了事情,你该干嘛就应该干嘛,是吧。然后加上第六点就是。我们自己的自定义函数,申请了资源的,如论如何都会调用析构函数的。

       当然大家可以会想,不是系统生成析构函数嘛,那我申请了不写析构可以吧。反正有免费的。这就是我们的第七点。我们没有申请资源那没事,编译器自动生成的析构函数可以,但是我们要是申请了资源,但我们没有写析构的话,那就只有报错了。前面都说过了,本来就不是一家人,你用了人家的东西还不还回去,那么就很容易被收拾的,从而导致内存泄漏的问题,还有时候,会脑洞大开一点,在析构函数里面在申请资源,额,怎么说咧。有这样的尝试精神是不错的,但是有什么还是先思考一下,原本就是在释放资源,但是你有在我背后申请资源,这不是搞事情嘛,是吧:

      最后一点就是我们的析构顺序了我们如果在一个局部域里面有多个要析构的话,我们后面定义的先析构,有点像我们的“队列”,后进先出。那么析构与构造相悖,那么构造函数就是先定义的先调用,就是“栈” :

        大家可以看一下这两次的调用顺序,这个大家知道就可以了。当个常识,并且也好记,后面可能会有题考关于调用顺序的题目。 

拷贝构造函数

        哦,大家看一下这个题目,是不是感觉有点奇奇怪怪的,什么叫拷贝构造函数啊,难道是把一个构造函数拷贝一遍,那这有什么作用啊。其实不然如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引⽤,且任何额外的参数都有默认值,则此构造函数也叫做拷⻉构造函数,也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。我认为更好的理解可以认为是自己调用自己给另外一个分数进行初始化。不知道大家是否能想明白这个逻辑。就是自己调用自己进行初始化。也许大家会还是会想有啥用。现在我也不能完美的一个答案,但是我们六大函数中拷贝构造排第三,说明还是很有用的,只是我们暂时没有call到它的妙处,我们现在只是知道如何使用就可以了。

         那么拷贝构造也少不了几大点的:

1. 拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。
2. 拷⻉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,因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调⽤。
3. C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造,所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。
4. 若未显式定义拷⻉构造,编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉),对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。
5. 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源,编译器⾃动⽣成的拷⻉构造就可以完成需要的拷⻉,所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。像Stack这样的类,虽然也都是内置类型,但是_a指向了资源,编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求,所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型Stack成员,编译器⾃动⽣成的拷⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造,也不需要我们显⽰实现
MyQueue的拷⻉构造。这⾥还有⼀个⼩技巧,如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源,那么他就
需要显⽰写拷⻉构造,否则就不需要。
6. 传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造,传值引⽤返回,返回的是返回对象的别名(引⽤),没有产⽣拷⻉。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象,函数结束就销毁了,那么使⽤引⽤返回是有问题的,这时的引⽤相当于⼀个野引⽤,类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷⻉,但是⼀定要确保返回对象,在当前函数结束后还在,才能⽤引⽤返回。
       那我们还是从第一点开始讲吧。首先第一点讲的是拷贝构造的含义。这个看字就很简单。拷贝构造是构造函数的重载。重载大家都知道吧,就是多搞出来一个嘛。
       第二点,这个就是实打实的规则了,叫我们在拷贝构造的时候只能有一个参数,并且这个参数只能是我们要拷贝的那个构造函数。但是我们不能是传值。大家理解嘛。首先我们思考一下,原本我们是拷贝构造函数的,如果我们不传构造函数的话,是不是就倒反天罡了啊。然后就是,我们传值的话,就会造成无限递归。大家想一想,我们是用传过来参数来初始化值的,原本传过来的构造函数是一一对应的用就完了。但是我们传值的对,初始化一个后,初始化下一个就又调一次,然后一直循环,是不是就报错了啊。​​​​​​​

     

       我们看看上面的第一张图片是我们的正确使用方法,我们先把d1给初始化了,然后把d1传个了d2,进行拷贝构造,然后把d2打印出来,这个大家看到了吧。第二张图就是我们传值编译器给我们报的错误,虽然大家可能看到这个提示不是很清楚,但是大家看到我这个解释,大家应该就理解了。

        对于第三点咧,大家也是可以理解出来的。我们看看上面写的是⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造。就是说我们自定义类型进行拷贝我们就必须要写拷贝构造。不然会报错。不知道是我理解的有问题还是什么。我感觉既然我们要拷贝构造的话那么肯定是要写拷贝构造函数的呀。

        第四点就是告诉我们,我们如果自己写了拷贝构造的话,就开始拷贝初始化,但是要是我们没有写拷贝构造,是编译器自己给我们写生成的话,那么编译器是给我们一个字节一个字节的给我们拷贝的。

        第五点就是在给我们讲解什么时候写拷贝构造,上面的解释是当我们有资源析构释放资源的时候就可以写拷贝构造了。我们要是没有申请资源就不用写拷贝构造,比如打印什么的,只需要引用编译器自动给我们生成的拷贝构造就行了。

     第六点就告诉我们,调用构造函数的时候要注意其生命周期,不要我们一调用,他出了这个周期后,我们拷贝,到时候我们拷贝不就是啥也没干嘛。

        大家可以看到上面的图片我,我们这是一个简单的示意图,其中我们并没有注意func2的生命周期,当我们后面再次使用拷贝构造的时候ret并没有被初始化。所以这是第六点想然让大家注意的地方,不要像c语言那样使用野指针。

赋值运算符重载

         大家先看看上面的标题重载。咦,是不是很有感觉呀,就是我们在关于c++的起始博主中提及过的。我们当时说过现在c++里面有些运算符的意义可能和c语言中的不一样了。今天我们学习的这个咧。就是让大家发挥。你们像让运算符实现什么效果就实现什么效果。那么还是老规矩先看看运算符重载有些什么要求:

运算符重载是具有特名字的函数,他的名字是由operator和后⾯要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样,它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。
重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数,⼆元运算符有两个参数,⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数,右侧运算对象传给第⼆个参数。
如果⼀个重载运算符函数是成员函数,则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针,因此运算符重载作为成员函数时,参数⽐运算对象少⼀个。
运算符重载以后,其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。
不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符:⽐如operator@。
.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。(选择题⾥⾯常考,⼤家要记⼀下)
⼀个类需要重载哪些运算符,是看哪些运算符重载后有意义,⽐如Date类重载operator-就有意
义,但是重载operator+就没有意义。
重载++运算符时,有前置++和后置++,运算符重载函数名都是operator++,⽆法很好的区分。
C++规定,后置++重载时,增加⼀个int形参,跟前置++构成函数重载,⽅便区分。
重载<<和>>时,需要重载为全局函数,因为重载为成员函数,this指针默认抢占了第⼀个形参位
置,第⼀个形参位置是左侧运算对象,调⽤时就变成了 对象<<cout,不符合使⽤习惯和可读性。
重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了,第⼆个形参位置当类类型对
象。
         大家看这个重载是不是要求很多啊。但其实理解起来就很简单啦。都是一些要求。首先我们看看第一点上面说想要运算符重载的话必须是operator加上我们要重载的运输符然后加上其他是参数,那么我们还是看看样子:

         大家看看上面的图片,bool是我们的返回类型,所以这个是依据我们的使用情况来定的,然后就是我们的 operator加上要重载的运算符随后就是我们的参数。但是大家应该也注意到我们这里的参数不是我们平常的参数,这个也是我们后面要将的点,这里大家只需要先看看实现运算符重载的前置条件就行了。最后括号里面的就是我们对参数进行干什么了。

       第二点咧,很简单,就是告诉我们,我们的运算符需要几个参数,我们就要传几个参数,不能缺斤少两。并且顺序是从左到右接收,我们传递也是这样的。

       大家看看吧,这里就是我们传参的时候没有按照重载运算符的需要来,给我们的警告。

         然后就是第三点如果⼀个重载运算符函数是成员函数,则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针,因此运算符重载作为成员函数时,参数⽐运算对象少⼀个。也就是说平常我们重载的话没事,参数是几个就是几个,但是我们有一个是成员函数的话,那么我们的第一个传参就会是this。但是我们前面讲过,我们在外面是不能写出this指针的。我们只能找内部写。所以我们大家在后面看到我们的重载运算符原本是两个参数,但是却只有一个传参的时候需要注意一下。不要迷糊了。

          第四点就很容易理解了,就是优先级不变嘛,很简单,但大家也许忘了优先级的顺序表里,这里我给大家看看:

 

        第五点是告诉我们可以自己思考,但是不能天马行空,乱想,想到什么符号就来个重载, 

        是吧,编译器还算比较委婉给我们说,这里不需要。但是我们自己要知道是我们乱写了。然后第六点想表达的意思与第五点差不多,但是第五点是叫我们不要瞎创造一个运算符出来,第六点是告诉我们这5个是存在的运输符,但是被定死了不能重载.*  ::  sizeof  ?:  .  大家可能对第一个符号感觉很奇怪,以前没见过,确实因为这是在c++里面才有的。大家感兴趣可以去了解一下。

       第七点是告诉我们不要做无用功,重载可以,但是你要有意义啊,你搞一些没意义的重载来干什么。这个就是要依据我们实际使用情况了。反正就是让大家不要做无用工。

       第八点是为了让我们区分前置++和后置++,毕竟在c中我们区分是看写在前面还是后面区分的,但是我们重载分不出来前后啊。所以c++创始人为了方便我们区分搞了这么的方法:

         最后一点是在说当我们想要重载<<和>>的时候我们最好是重载为全局函数,因为如果是成员函数的话,我们的第一个参数必须是this指针所以我们的参数会少一个,虽然无差但是我们想要使用的话就要把我们平常的使用习惯倒过来,还是比较不方便的。

         除了上面的这九点外,这里还有几点是给我们的一些使用技巧:首先我们传参的时候尽量加上const,不要让我们的不小心将参数给改变了。 

        有返回值就用当前类的类型,不要乱写。看一下下面的几个重载除了没有返回值的写void其他的几乎写的是Date,就是我们的类的名字。这样引⽤返回可以提⾼效率,有返回值⽬的是为了⽀持连续赋值场景。

 

        有⼀个⼩技巧,如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源,那么他就需要显⽰写赋值运算符重载,否则就不需要。这个在上面也写过的,就是让大家思考一下那些需要写。

总结

      上面就是类的默认成员函数的四个大点了。更多的是需要大家理解记忆。有一些与我们以前学的有点冲突,大家需要多理解。对于这几点确实不好理解,但是大家要是想要学好c++的话,这几点还是需要掌握的。然后博主在博主中的代码还是在老地方,大家可以找一找:@yang-hong-and-duan。

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