C++：类与对象（二）

类的6个默认成员函数

目录

类的6个默认成员函数

构造函数

析构函数

拷贝构造

赋值运算符重载

运算符重载

赋值运算符重载

const成员

取地址及const取地址操作符重载

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。空类中什么都没有吗？并不是的，任何一个类在我们不写的情 况下，都会自动生成下面6 个默认成员函数。

构造函数

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 ，保证每个数据成员都有一个合适的初始值，并且在对象的生命周期内只调用一次 。
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。

如果按照C语言里面的套路，即使我们有C++类相关的语法，初始化类中的变量也会是这样的：

class Test
{int _year;double _a;char _b;
public:void Init(int year, double a, char b){_year = year;_a = a;_b = b;}void Print(){cout << "Year:" << _year << endl;cout << "_a:" << _a << endl;cout << "_b:" << _b << endl;}
};
int main()
{Test t;t.Init(2022, 13.4, 'a');t.Print();return 0;
}

每次创建这个类的同时，必须要记得起调用Init这个初始化函数，否则就会出现随机值，有时就会忘记初始化。有没有一种方法能够解决这样的问题，让我们在实例化类的时候就必须进行初始化呢？由此构造函数就在C++中诞生了。

class Test
{int _year;double _a;char _b;
public:Test(int year, double a, char b){_year = year;_a = a;_b = b;}void Print(){cout << "Year:" << _year << endl;cout << "_a:" << _a << endl;cout << "_b:" << _b << endl;}
};int main()
{Test t(2022, 13.4, 'a');t.Print();return 0;
}

此时，如果主函数里面还是上面那样的话，会发现Test t处就会报错了，说不存在默认构造函数。（即不传参数的构造函数）

所以我们需要主动传递参数才能通过编译。这样就确保了实例化对象的时候进行初始化。

构造函数是特殊的成员你函数，需要注意的是，构造函数虽然名称里有构造，但是构造函数的主要任务并不是开辟空间创造对象，而是将对象进行初始化。

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();}

如果类中没有显示定义构造函数，那么C++编译器就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自动生成。

 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// 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;}

关于编译器生成的默认成员函数，也许会有疑惑的地方：不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数，但是看起来默认的构造函数没什么用，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/_dar，依旧是随机值。也就说在这里编译器生成的默认构造函数好像并没有什么用。

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 
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;
}

无参的构造函数和全缺省的构造函数都成为默认构造函数，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、我们没写的话编译器会默认生成的构造函数，都可以成为是默认构造函数。

class Date
{
public:Date(){_year = 1900;_month = 1;_day = 1;}Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

析构函数

通过构造函数的学习，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。

析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：

  1. 析构函数名实在类名前面加上字符“~”。
  2. 无参数返回值类型。
  3. 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。注意：析构函数不能够重载。
  4. 对象生命周期结束时，C++编译系统会自动调用析构函数。
typedef int DataType;
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);
}

关于编译器自动生成的析构函数，对自定义类型成员会去调用它的析构函数。

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函数中根本没有直接创建Time类的对象，为什么最后会调用Time类的析构函数呢。

原因：main函数中创建了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，最后程序结束后系统直接将其内存回收即可，而Time_t是自定义类型，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，时间要释放的是Date类对象，所以编译器会调用Date类的析构函数，而Date没有显示提供，则编译器会给Date类自动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，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，而是显示调用编译器为Date类生成的默认析构函数。

需要注意：创建那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

拷贝构造

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，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}// Date(const Date& d)   // 正确写法Date(const Date& d)   // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1;Date d2(d1);return 0;
}

若未显示定义，编译器会自动生成默认的拷贝构造函数。默认的拷贝构造函数对象内存存储按照字节序完成拷贝，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构造函数中，其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。

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
class Date
{
public:Date(int year, int minute, int day){cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;}Date(const Date& d){cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;}~Date(){cout << "~Date():" << this << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
Date Test(Date d)
{Date temp(d);return temp;
}
int main()
{Date d1(2022,1,13);Test(d1);return 0;
}

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。

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，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：

  1. 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
  2. 重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数
  3. 用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义
  4. 作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少1成员函数的
  5. 操作符有一个默认的形参this，限定为第一个形参
  6. .* 、:: 、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。
// 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;
}
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

赋值运算符主要有四点：

  • 1. 参数类型
  • 2. 返回值
  • 3. 检测是否自己给自己赋值
  • 4. 返回*this
  • 5. 一个类如果没有显式定义赋值运算符重载，编译器也会生成一个，完成对象按字节序的值拷贝。
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 ;
};

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

原因：赋值运算符如果不显示实现，编译器会生成一个默认的，此时用户再在类外字节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，固赋值运算符重载只能是类的成员函数。

用户没有显示实现时，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于类的赋值运算符重载完成赋值。

class Time
{
public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_second = 1;}Time& operator=(const Time& t){if (this != &t){_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;}return *this;}
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;Date d2;d1 = d2;return 0;
}

const成员

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义，编译器默认会生成。

class Date
{
public:private:};
int main()
{Date d1;const Date d2;cout << &d1 << endl;cout << &d2 << endl;
}
class Date
{
public:Date* operator&(){return this;}const Date* operator&()const{return this;}};
int main()
{Date d1;const Date d2;cout << &d1 << endl;cout << &d2 << endl;
}

这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容。

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