C++中类的相关学习

news2024/9/28 11:19:30

动态内存分配和回收（堆区）

C语言中动态内存分配和回收使用malloc函数和free函数完成的

C++依旧可以使用上述的两个函数完成，动态内存分配和回收

C++也可以使用两个关键字new和delete来完成动态内存的分配和回收

内存分配

单个申请

格式：数据类型 *指针名 = new 数据类型

int *p1 = new int;    //在堆区申请了int类型大小的空间，并将地址赋值给p1

例：

    //在堆区申请了int类型大小的空间，并将地址赋值给p1
    int *p1 = new int;
    cout << *p1 << endl;

    //在堆区申请了int类型大小的空间并初始化，然后将地址赋值给p1
    int *p2 = new int(100);
    cout << *p2 << endl;

连续申请

 //在堆区连续申请了5个int类型大小的空间，并将地址赋值给p1
    int *p1 = new int[5];
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        cin >> p1[i];
    }
    for(int j=0;j<5;j++)
    {
        cout << p1[j] << " ";
    }
    cout << endl;

内存回收（释放）

单个回收

格式：delete 指针名；

delete p1；

例：

    //在堆区申请了int类型大小的空间并初始化，然后将地址赋值给p1
    int *p2 = new int(100);
    cout << *p2 << endl;
    
    delete p2;
    p2 = nullptr;   //p2 = NULL;

连续回收

格式：delete []指针名；

delete []p2;

例：

    //在堆区连续申请了5个int类型大小的空间，并将地址赋值给p1
    int *p1 = new int[5];
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        cin >> p1[i];
    }
    for(int j=0;j<5;j++)
    {
        cout << p1[j] << " ";
    }
    cout << endl;
    delete []p1;
    p1 = nullptr;    //p1 = NULL

new，delete和malloc，free的区别（面试重点）

new，delete

  1. 是关键字
  2. 申请空间以数据类型为单位
  3. 申请堆区空间是时可以初始化
  4. 申请什么类型的空间，指针就是什么类型
  5. 区分单个，连续的格式
  6. 申请对象空间时，会自动调用构造函数
  7. delete释放类对象空间时，会自动调用析构函数

malloc，free

  1. 是函数
  2. 申请空间以字节为单位
  3. 申请堆区空间时不能初始化
  4. 申请空间需要强转
  5. 不区分单个，连续的格式
  6. 申请对象空间时，不会自动调用构造函数
  7. free释放类对象空间时，不会自动调用析构函数

类中的特殊的成员函数

特殊的成员函数的种类：构造函数，析构函数，拷贝构造函数，拷贝赋值函数，移动构造，移动赋值，取地址符重载，常取地址符重载

特殊原因：

  • 这些函数无需程序员手动定义，系统会默认提供，如果程序员手动调用，那么系统就取消提供。
  • 这些函数无需手动调用，在特定的情况下会自动调用，即使是程序员手动定义的函数

构造函数

功能：

用类对象实例化一个对象时，会自动调用构造函数，给该对象申请空间和初始化使用的

格式：

函数名：与类同名

返回值：无，也无void

参数：可以有参数，可以无参数

访问权限：一般为public

类名（形参列表）
{
    函数体内容；
}

调用时机：

栈区

何时实例化对象，何时自动调用构造函

堆区

何时用new申请对象空间，合适自动调用构造函数

#include <iostream>

using namespace std;

class Student
{
private:
    string name;
    int age;
    string id;
public:
    void show()
    {
        cout << "名字： " << name << " 年纪：" << age << "  学号:" << id << endl;
    }

    //无参构造函数
    Student()
    {

        cout << "Student::无参构造函数" << endl;
    }

    //有参构造函数
    Student(string name,int age,string id)
    {
        this->name = name;
        this->age = age;
        this->id = id;
        cout << "Student::有参构造函数" << endl;
    }
};

int main()
{
    Student s1("zhang",10,"20200106133");
    s1.show();
    return 0;
}

系统默认提供的是无参构造函数，如果程序员手动定义，则系统取消默认提供，如果后期需要用到无参构造函数，则必须显性定义出来，否则报错。

可以给有参构造函数赋初始值。

初始化列表

构造函数的本身工作是完成类对象申请空间的，而初始化工作由初始化列表完成。

初始化列表由构造函数的形参小括号后由冒号引出

类名(形参1,形参2,形参3,...,形参n):成员变量1(形参1),成员变量2(形参2),成员变量3(形参3),..,成员变量n(形参n)
{
    函数体内容
}
#include <iostream>

using namespace std;

class Student
{
private:
    string name;
    int age;
    string id;
public:
    void show()
    {
        cout << "名字： " << name << " 年纪：" << age << "  学号:" << id << endl;
    }

    //无参构造函数
    Student()
    {

        cout << "Student::无参构造函数" << endl;
    }

    //有参构造函数
    Student(string name,int age,string id):name(name),age(age),id(id)
    {
        cout << "Student::有参构造函数" << endl;
    }
};

int main()
{
    Student s1("zhang",10,"20200106133");
    s1.show();
    return 0;
}

类的嵌套

#include <iostream>

using namespace std;

class Birthday
{
private:
    int year;
    int month;
    int day;
public:

    //无参构造函数
    Birthday()
    {
        cout << "Birethday::无参构造函数" << endl;
    }

    //有参构造函数
    Birthday(int year,int month,int day):year(year),month(month),day(day)
    {
        cout << "Birthday::有参构造函数" << endl;
    }
};

class Student
{
private:
    string name;
    int age;
    Birthday b;
public:
    //无参构造函数
    Student()
    {
        cout << "Student::无参构造函数" << endl;
    }

    //有参构造函数
    Student(string name,int age,int year,int month,int day):name(name),age(age),b(year,month,day)
    {
        cout << "Student::有参构造函数" << endl;
    }

};

int main()
{
    Student s1("zhang",24,2002,12,05);
    return 0;
}

析构函数

功能：

当类对象的生命周期结束后，会自动调用析构函数，来完成类对象的资源回收。

格式：

函数名：~类名

返回值：无返回值，也无void

参数：无参数

调用时机：

栈区：

类对象所在的函数结束，会自动调用析构函数

先构造的对象后析构（栈区先进后出）

堆区：

何时使用delete，何时自动调用析构函数

#include <iostream>

using namespace std;

class Cat
{
private:
    string name;
    string color;
public:
    //无参构造函数
    Cat()
    {
        cout << "Cat::无参构造函数" << endl;
    }

    //有参构造函数
    Cat(string n,string c):name(n),color(c)
    {
        cout << "Cat::有参构造函数" << endl;
    }

    //析构函数
    ~Cat()
    {
        cout << "Cat::析构函数" << endl;
    }
};

int main()
{
    Cat c1("zhang","black");
    Cat c2;
    return 0;
}

系统会默认提供一个析构函数，如果程序员手动定义，则系统取消默认提供

每个类中只能由一个析构函数。（原因：析构函数无参，不能重载)

当类中有指针成员时，并且该指针成员指向了堆区空间，此时需要将系统提供的析构函数显性定义出来，在析构函数中手动将指针成员申请的堆区空间释放，否则会导致内存泄漏

拷贝构造函数

功能：

拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，用一个类对象给另一个类对象初始化使用的

格式：

函数名：类名

返回值：无返回值，无void

参数：同类的类对象

访问权限：一般为public

类名（const 类名 &other）
{
    函数体内容；
}

调用时机：

  • 用一个类对象给另一个类对象初始化使用的，自动调用拷贝构造函数
  • 当类对象作为函数的实参传递给形参的过程，自动调用拷贝构造函数
  • 当函数返回一个类对象的时，会自动调用拷贝构造函数

浅拷贝和深拷贝（重点）

系统会默认提供一个拷贝构造函数，如果程序员手动定义，则系统取消默认提供。

系统提供的拷贝构造函数，是将一个对象的所有数据成员初始化另一个对象的所有数据成员，称为浅拷贝。

练习

 

设计一个Per类，类中包含私有成员:姓名、年龄、指针成员身高、体重，再设计一个Stu类，类中包含私有成员:成绩、Per类对象p1，设计这两个类的构造函数、析构函数和拷贝构造函数。

#include <iostream>

using namespace std;

class Par
{
private:
    string name;
    int age;
    int *height;
    int *weight;
public:
    //无参构造函数
    Par()
    {
        cout << "Par::无参构造函数" << endl;
    }

    //有参构造函数
    Par(string n,int a,int h,int w):name(n),age(a),height(new int(h)),weight(new int(w))
    {
        cout << "Par::有参构造函数" << endl;
    }

    //析构函数
    ~Par()
    {
        cout << "Par::析构函数" << endl;
    }

    //拷贝构造函数
    Par(const Par &other):name(other.name),age(other.age),height(new int(*(other.height))),weight(new int(*(other.weight)))
    {
        cout << "Par:拷贝构造函数" << endl;
    }
};

class Stu
{
private:
    int score;
    Par p1;
public:
    //无参构造函数
    Stu()
    {
        cout << "Stu::无参构造函数" << endl;
    }

    //有参构造函数
    Stu(int s,string n,int a,int h,int w):score(s),p1(n,a,h,w)
    {
        cout << "Stu::有参构造函数" << endl;
    }

    //析构函数
    ~Stu()
    {
        cout << "Stu::析构函数" << endl;
    }

    //拷贝构造函数
    Stu(const Stu &other):score(other.score),p1(other.p1)
    {
        cout << "Stu:拷贝构造函数" << endl;
    }

};

int main()
{
    Par p0;
    Par p("zhang",24,64,180);
    Par p1 = p;

    Stu s0;
    Stu s(98,"zhang",24,64,180);
    Stu s1 = s;
    return 0;
}

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