【C++杂货铺】详解类和对象 [中]-编程知识

博主：代码菌@-CSDN博客

专栏：C++杂货铺_代码菌@的博客-CSDN博客

🌈前言🌈

📁 类的6个默认成员函数

📁 构造函数

📂 概念

📂 特性（灰常重要）

📁 析构函数

📂 概念

📂 特性

📂 对象销毁顺序

📁 拷贝构造函数

📂 概念

📂 特性

📁 赋值运算符重载

📂运算符重载

📂 赋值运算符重载

📂 扩展：前置/后置++重载

📁 总结

🌈前言🌈

欢迎收看本期【C++杂货铺】，这期内容，我们将围绕C++中类和对象部分内容进行讲解，包括了 6个默认构造函数，重点是构造和析构函数，拷贝复制函数等内容。

如果你想学习C++，或者刚学完C语言衔接C++，那么这篇文章将会非常有效的帮助你理解。

📁 类的6个默认成员函数

如果我们创建一个类，里面没有包含任何成员，就称为空类。

class Date{};

但是，空类真的是什么也没有定义吗？不是，会默认生成6个默认成员函数。

📁 构造函数

📂 概念

构造函数完成的是初始化工作。构造函数不是创建空间，实例化对象的过程，而是创建对象时，编译器自动调用构造函数，初始化对象。

构造函数是一种特殊的成员函数，是在创建类的对象时，编译器自动调用的函数，以确保每个对象都有一个合适的初始值，并且在该对象的整个声明周期中只调用1次。

类的对象创建时，必须初始化，但我们有时没写过构造函数，为什么能编译过去呢，因为编译器会自动生成。

 class Date{public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.带参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;};void TestDate(){Date d1; // 调用无参构造函数Date d2(2015, 1, 1); // 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)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)Date d3();}

需要注意的是，如果我们想要无参初始化对象，不需要带()

📂 特性（灰常重要）

1. 函数名与类名相同。

2. 无需返回值，即不需要写返回值类型。

3. 构造函数可以重载。

4. 对象实例化过程中，编译期自动调用构造函数。

 class Date{public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.带参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;};

5. 如果类中没有显示定义构造函数，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，如果显示定义构造函数，编译器将不再生成默认构造函数。

 class Date{public:/*// 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成Date(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(){// 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// 但此时，d1没有传递任何参数，此时可以采用函数全缺省来解决。Date d1;return 0;}

6. 编译器生成的默认构造函数，对内置数据类型不做处理，对自定义数据类型会调用它的默认构造函数。（C++11标准规定，可以再成员变量声明时给缺省值值。）

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;
}

但是，我们可以在比变量声明中给默认值。

绝大数情景下面，都需要我们自己创建构造函数。

7. 默认构造函数分为：编译器自生成的构造函数、全缺省的构造函数、自定义无参数的构造函数，并且以上三种只能存在一种。即不需要传参的构造函数就是默认构造函数。

（如果类没有默认构造函数，并且要实例化无参数类的对象，编译器会报错）

 class Date{public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.全缺省构造函数Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}private:int _year;int _month;int _day;};

如果自己定义了构造函数，编译器就不会自动生成，而全缺省和无参构造函数理论上可以重载，但是在编译过程中，编译器不知道是哪一个。

大多数情况下，推荐使用全缺省构造函数。

📁 析构函数

📂 概念

构造是初始化资源，那么析构函数就是释放资源。注意是释放资源，不是释放对象空间。如我们对象中有一个指针，维护一个动态开辟的空间。

与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象本身的销毁，局部对象的销毁工作是由编译器完成的。而对象在销毁时自动调用析构函数，完成对象中资源的清理工作。

📂 特性

1. 析构函数名是在类名前面加上 ~。

2. 无参数无返回值类型。

3. 一个类只能有一个析构函数。若未定义，系统会自动生成析构函数。注意，析构函数不能重载。

4. 对象生命周期结束时，C++编译器系统自动调用析构函数。

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(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
void TestStack()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);
}

5. 编译器自动生成的析构函数，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，对自定义类型成员会调用它的析构函数。

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;
}

即使没有创建Time类的对象，依然会调用Time类的析构函数。因为创建了Date类的对象，d的生命周期结束时，自动调用析构函数。

对于内置类型不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可，而_t是Time类对象，所以会调用Time类的析构函数，所以最后打印~Time()。

6. 如果类中没有申请资源，析构函数可以不写，直接使用编译器自动生成的默认析构函数，；若有自愿申请，一定要写，否则会造成资源泄露。

📂 对象销毁顺序

class Test
{
private:int _a;
public:Test(int a = 1){_a = a;}~Test(){cout << _a << endl;}
};Test t4(5);
static Test t5(4);int main()
{Test t1(1);Test t2(2);static Test t3(3);return 0;
}

这里，我们创建5个同类的对象，在对象销毁，析构资源时，打印看看谁先销毁。

是采用后进先出，先局部后全局的原理。即先销毁局部空间的对象，按照后进先出的方式；在销毁全局空间的对象，按照后进先出的原理。

📁 拷贝构造函数

📂 概念

如果我们想要用已有的对象为基础创建一个新对象，就必须在创建新对象时，拷贝已有对象。

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 。

📂 特性

1. 拷贝构造函数是构造函数的重载形式之一。

2. 拷贝构造函数的参数只有1个，且必须是类对象的引用。（不能使用传值调用，编译器会直接报错，因为会引起无穷递归。）

我们首先来看一下，C++中自定义类型的传值调用。以下面代码为例，func1是传值调用，func2是传引用。

class Date
{
public:int _year;int _month;int _day;//默认构造函数Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}//拷贝构造函数Date(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._month;}
};void func1(Date d)
{cout << d._year << endl;
}void func2(Date& d)
{cout << d._year << endl;
}int main()
{Date d1(2024,1,1);func1(d1);func2(d1);
}

C++规定，自定义类型传参的时候都会调用拷贝构造函数。所以自定义类型传参的时候，推荐使用引用，引用就是对象的别名。

这是在函数中使用传参调用，如果在拷贝构造函数中使用传参调用呢？就会造成无穷递归调用。

3. 若显示未定义拷贝构造函数，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中字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。

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 = 1970;int _month = 1;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;
}

在编译器生成的默认拷贝拷贝构造函数中，内置类型是按照字节序方式直接拷贝的，而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。

4. 编译器生成的拷贝构造函数已经完成了字节序的值拷贝，但只是浅拷贝，不能完成深拷贝的工作。如果涉及到资源的申请，必须使用自定义的拷贝构造函数，完成深拷贝任务。

例如，我们有一个指针，维护动态开辟的空间，浅拷贝后，新对象中的指针还是指向同一块空间。对象销毁，析构资源时，释放两次内存空间，编译器会报错。

程序结束后，析构资源师，会发生运行错误。因为对同一块空间释放了两次。

总结，类如果没涉及申请资源，拷贝构造函数可以不写；一旦涉及申请资源，拷贝构造函数一定要写，否则就是浅拷贝。

5. 拷贝构造函数使用场景：

● 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

📁 赋值运算符重载

📂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。

例如，对于内置类型，编译器支持+，-，*，/等运算，对于自定义类型，编译器却不支持，所以引入了运算符重载的概念。

函数名：关键字operator 后面接需要重载的运算符号。

函数原型：返回值类型 operator运算符(参数列表)

注意：

  ● 不能通过连接其他符号来创建新的操作符，例如operator@，必须是C/C++语法存在的。

  ● 重载运算符必须有一个类类型参数

        ● 用于内置类型的运算符不能重载，其含义不能改变。

        ● 作为类的成员函数重载时，形参比实际操作数少1，因为成员函数的第一个参数是隐藏的this指针。

        ● ① .* ② :: ③ sizeof ④ ?: ⑤ . 这5个运算符不能重载

此外，通常情况下，对于类的成员变量一般是封装起来的，是私有的，所以，一般情况下，运算符重载一般 重载成成员函数。

下面是，成员变量是公有的情况：

// 全局的operator==
class Date
{ 
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}    
//private:int _year;int _month;int _day;
};
// 这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的，那么问题来了，封装性如何保证？
// 这里其实可以用我们后面学习的友元解决，或者干脆重载成成员函数。
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}
void Test ()
{Date d1(2018, 9, 26);Date d2(2018, 9, 27);cout<<(d1 == d2)<<endl;
}

下面是，成员变量是私有的情况：

class Date
{ 
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}// bool operator==(Date* this, const Date& d2)// 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象bool operator==(const Date& d2){return _year == d2._year;&& _month == d2._month&& _day == d2._day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

📂 赋值运算符重载

1. 赋值运算符重载格式

         ● 参数类型： const T& ,传引动可以提高传参效率。

        ● 返回值类型： T& ，返回引用可以提高返回的效率，有返回值的目的是支持连续赋值。

        ● 检测是否给自己赋值。

        ● 返回*this ：要符合连续赋值的含义。

class Date
{ 
public :Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date (const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}Date& operator=(const Date& d){if(this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:int _year ;int _month ;int _day ;
};

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。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}int _year;int _month;int _day;
};
// 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{if (&left != &right){left._year = right._year;left._month = right._month;left._day = right._day;}return left;
}
// 编译失败：
// error C2801: “operator =”必须是非静态成员

可以简单理解为，当创建为全局函数时，与类中的赋值运算符重载冲突，因为赋值运算符重载时默认成员函数，在类中如果没有显示定义，编译器会自动生成。

3. 用户没有显示定义是，编译器会默认生成一个默认赋值运算符重载，以值的形式逐字节拷贝，也就是浅拷贝。

（对于内置数据类型是直接赋值，即浅拷贝；对于自定义数据类型，调用它的默认赋值运算符重载完成赋值。）

如同拷贝构造函数一样，如果涉及到资源的申请，必须要自己实现赋值运算符重载，完成深拷贝。

此外，我们来对比一下拷贝构造函数与赋值运算符重载的概念

拷贝构造函数：使用一个已有的类对象，来初始化一个正在创建的对象。

赋值运算符重载：已存在两个类的对象，将一个对象中的数据拷贝到另一个对象中。

Date d1;
Date d2 = d1;

对于上面这两行代码，蛇拷贝构造韩式赋值运算符重载呢？是拷贝构造，不能看到=，就认为是赋值运算符重载，d2是正在创建的对象。

📂 扩展：前置/后置++重载

前置++：返回+1之后的结果。

后置++：是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值。

C++规定，后置++重载时多增加1个int类型的参数，但调用函数时不用传递，便编译器自动传递。

Date& operator++()
{_day += 1;return *this;
}
Date operator++(int)
{Date temp(*this);_day += 1;return temp;
}Date d1;
d1++;
+=d1;

同理，前置/后置-- 也一样。

📁 总结

总结，我们就对默认成员函数最重要的部分内容进行了讲解，包含了构造函数，析构函数，拷贝构造函数和赋值运算符重载，深入研究了它们的特性。

以上知识的零碎点较多，需要我们不断的实践，巩固自己。

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