C++初阶：类与对象（中篇）

news2025/6/21 4:07:42

目录

  • 2. 类的六个默认成员函数
    • 2.1 构造函数
      • 2.1.1 构造函数的定义方式
    • 2.2 析构函数
      • 2.2.1 析构函数定义方式
    • 2.3拷贝构造函数
      • 2.3.1 拷贝构造函数的定义方式
      • 2.3.2 深拷贝与浅拷贝
    • 2.4 赋值运算符的重载
    • 2.4.1 运算符重载
    • 2.4.2 运算符的重载的定义方式
      • 2.4.3 默认成员函数：赋值运算符重载
      • 2.4.4 前置++，后置++的运算符重载
    • 2.5 类与对象穿插巩固练习：日期类的实现
    • 2.6 const成员函数
    • 2.7 默认成员函数：取地址操作符重载与const取地址

2. 类的六个默认成员函数

  1. 默认成员函数：
    <1> 成员函数，即所属与定义类的函数，只针对所属类，只有所属类可以调用的函数，而默认成员函数即为定义类时类会默认生成自带的函数。
    <2> 既然会默认生成，那么一定的这些函数一定非常重要并且不可或缺，究竟什么样的函数会让类定义时要默认生成呢，我们接下来进行学习

2.1 构造函数

  1. 在C语言的学习中，我们定义过各种各样的结构体，这些结构体声明出来，只是单纯开辟了对应的空间，而空间里的值是随机的，因此对新创建结构体变量的初始化是必不可少的，会影响到后续操作。
  2. 对于C++中的类，也是如此，因此对实体化对象的初始化必不可少且十分重要，而我们自主编写时，会经常忘记定义或者调用，所以在C++中就添加了此函数的默认生成，自动调用的内容。

2.1.1 构造函数的定义方式

  1. 构造函数在整个对象的声明周期中会自动调用，且调用一次
  2. 构造函数只负责初始化不会开辟空间
  3. 构造函数的形式：
    <1> 函数名与类名相同
    <2> 无返回值
    <3> 实例化对象会自动调用相应的构造函数
    <4> 构造函数可以重载
  1. 默认生成的构造函数

内置类型：

class Date
{
public:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

	void Print()
	{
		cout << _year << ' ' << _month << ' ' << _day << endl;
	}
};

Date d1;
d1.Print();

在这里插入图片描述
自定义类型：

class stack
{
public:
	int _capacity;
	int _top;

	stack(int capacity = 0, int top = 0)
	{
		cout << "stack()" << endl;
		_capacity = capacity;
		_top = top;
	}
};

class queue
{
public:
	stack push_st;
	stack pop_st;
};

queue q1;

在这里插入图片描述

  1. 虽然编译器会帮助我们生成构造函数，可是默认生成的构造函数并不让人满意
    <1> 默认生成的构造函数对内置类型会赋予随机值
    <2> 对自定义类型会去调用它们的默认构造函数
  2. 所以，在日常中我们还是应该去自己给类定义需要适合的构造函数
  1. 构造函数的定义方式
[类名](传递形参)
{
	//函数操作
}

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
};
  1. 带参数构造函数的传参方式：在实例化对象是直接进行传参，同时也支持缺省参数
Date d1(2024, 3, 8);
Date d2(2024);
  1. C++11中，为默认构造函数对成员变量初始化为随机值的这一操作，做了补丁优化
    我们在定义类的成员变量时，可以在定义处赋予变量初始默认值，这样在我们没有定义构造函数时，自定义类型的成员变量也会有合法的初始值
class Date
{
private:
	int _year = 2024;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};
  1. 默认构造函数不止仅仅是只，我们未定义编译器默认生成的函数
    <1> 未定义编译器默认生成的构造函数
    <2> 没有参数的构造函数
    <3> 参数为全缺省参数的构造函数
    以上三者统称为默认构造函数

2.2 析构函数

  1. 存在资源申请，就一定会存在资源的返还，我们已经知晓了如何创建一个对象，那么，我们如何销毁它呢。
  2. 正常情况下创建的变量会在自己的声明周期结束自动销毁，可是我们动态开辟的空间，这类资源只要程序不结束，我们不去主动销毁那么它就会一直存在，当一段程序需要不停的运行时，这一点就是致命的,因此析构函数对实例化对象资源的管理就尤为重要。

2.2.1 析构函数定义方式

  1. 默认生成的析构函数不会进行资源的深度清理（指针所指向动态开辟的空间）,只会进行资源的简单清理
class A
{
private:
	int* _a;
	int _b;

	A()
	{
		//销毁
		_b = 10;
		//所指向空间不会被释放
		_a = (int*)malloc(_b * sizeof(int));
	}
};
  1. 析构函数的特征及其定义方式
    <1> 函数名由：~ + 类名构成
    <2> 没有参数，没有返回值
    <3> 一个类只存在一个析构函数，不存在重载
    <4> 析构函数会在实例化对象生命周期结束时自动调用
~[类名]()
{
	//操作
}

class B
{
privare:
	int* _a;;

	B()
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int));
		
	}

	~B()
	{
		cout << "~B()" << endl;
		free(_a)
	}
};
  1. 自定义类型的成员变量，默认析构函数会去调用它自己的析构函数
    拓展练习

2.3拷贝构造函数

  1. 使用另一个已经存在的实例化对象，将其作为模板，创建一个与之一样的新对象

2.3.1 拷贝构造函数的定义方式

  1. 拷贝构造函数的特征：
    <1> 拷贝构造函数为构造函数的函数重载
    <2> 拷贝构造函数只有一个参数，参数类型为所处类的类型引用
  1. 补充：拷贝构造函数参数类型必须为引用类型的原因（产生无穷递归）
//err
Date (const Date d)
{}

在这里插入图片描述

2.3.2 深拷贝与浅拷贝

  1. 拷贝构造也为类的默认成员函数之一，当我们不去自己定义时，编译器自主生成一个拷贝构造函数，可是此拷贝构造只会进行值拷贝，不会对动态申请得进行拷贝。

在这里插入图片描述

  1. 我们将值拷贝称为浅拷贝，将对原变量的深度资源也进行拷贝的操作称为深拷贝。
  2. 当自定义类中没有需要深度拷贝的资源时，我们也可以省略拷贝构造的定义，让编译器自动生成。
  3. 拷贝构造函数使用场景：
    <1> 用已存在的对象创建一个一样的新对象
    <2> 函数参数为类（生成临时变量）
    <3> 函数返回值为类（生成临时变量）
Date d1(2024, 3, 9);
//场景1：
Date d2(d1);

void Print(Date d)
{
	cout << d._year << endl;
}
//场景2
Print(d2);

//场景3：
Date f()
{
	Date d3(2024);
	
	return d3;
}
  1. 上述场景为生成临时变量而调用拷贝构造，在一些时候可以使用，引用传参（不改变值），引用返回（原对象不被销毁）来规避这一额外开销。

2.4 赋值运算符的重载

2.4.1 运算符重载

  1. 我们知道编程语言也是一门语言，是用来描述问题与计算机沟通的语言。
  2. C++中，我们引入了类与对象的概念，让计算机可以更好更贴切的描述我们所处的世界。
    <1> 对象是更加复杂，贴近于现实的变量，C中的内置类型变量有着自己运算操作符于运算规则
    <2>可是，内置类型的运算符不能使用于更复杂的类上，这就导致当对进行这类复杂对象间的计算无法进行，由此，C++引入了运算符重载的概念。
  1. 运算符重载的本质是函数，这类函数以类似于运算符的函数调用方式，来达到近似运算符的操作。

2.4.2 运算符的重载的定义方式

[函数返回值] operator[操作符](函数参数)
{
	//.......
}
  1. 运算符重载的注意事项：
    <1> 不能通过运算符重载来创建原本不存在的运算符，如operator￥
    <2> 不能通过运算符重载来更改原本内置类型操作符的含义
    <3> 操作符.*，::，sizeof，: ?，.，这五个操作符不能重载

2.4.3 默认成员函数：赋值运算符重载

  1. 赋值运算符：拥有两个操作数，会返回被赋值后的变量
  2. 赋值运算符的优化：
    <1> 传参时，因为不会改变参数原本的值，所以可以直接传引用（const 类&）
    <2> 因为被赋值的对象不会被销毁，所以可以返回引用（返回自身支持连续赋值）
    <3> 赋值时应进行检测，不能让对象自己给自己赋值
class A
{
public:
	int _a;
	int _b;
	
	A(int a = 0, int b = 0)
	{
		_a = a;
		_b = b;
	}
	
	A& operator=(const A& x)
	{
		if(&x != *this)
		{
			_a = x._a;
			_b = x._b;
		}
		
		return *this;
	}
};
  1. 注：重载的赋值运算符只能作为类的成员函数，不能作为全局函数（缺少this指针）
  1. 因为是默认成员函数，当我们没有定义时，编译器会自行生成，但与拷贝构造相似，默认生成的赋值运算符重载进行的也是浅拷贝，可能会导致资源的丢失。

在这里插入图片描述

2.4.4 前置++，后置++的运算符重载

  1. 我们已经初步学习了运算符的重载，现在我们来学习一下运算符重载中比较特殊的两个运算符，前置++与后置++
  2. 每当需要对一个运算符进行重载时，我们在思考实现逻辑之前，首先应该确定的是运算符有几个操作数，是否有返回值。当我们以这样的视角去观察前置++与后置++这一对操作符时，我们发现它们重载时它们参数是相同，无法进行区分，C++语言在出现了逻辑漏洞，无法形成逻辑的闭环。
  3. 其实，上述无法逻辑闭环的逻辑漏洞在语言的设计上时有出现，这种情况下，一律都会采取特殊化处理，这里的两个++运算符同样如此。

前置++操作符的重载方式：

[返回值] operator++()
{
	//......
}

后置++操作符的重载方式：

[返回值] operator++(int)
{
	//......
}

2.5 类与对象穿插巩固练习：日期类的实现

实现目标：

  1. 构造，拷贝构造，析构函数
  2. 赋值运算符==，+，-，前置++，后置++，+=，<，>等运算符的重载

Date.h

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		int MonthDay[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };

		int day = MonthDay[month];
		if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)
		{
			if (month == 2)
			{
				day++;
			}
		}

		return day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
	}

	Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1);
	//缺省参数在声明处定义

	Date(const Date& d);

	~Date();

	Date& operator=(const Date& d);

	Date operator+(int day);

	int operator-(const Date& d);
	Date operator-(int day);

	Date& operator+=(int day);

	Date& operator-=(int day);

	bool operator==(const Date& d);

	bool operator>(const Date& d);
	bool operator<(const Date& d);

	bool operator>=(const Date& d);
	bool operator<=(const Date& d);

	bool operator!=(const Date& d);

	//前置
	Date& operator++();
	//后置
	Date operator++(int);

	Date& operator--();
	Date operator--(int);
};

Date.cpp

  1. 默认成员函数
Date::Date(int year, int month, int day)
{
	//检查日期合法
	assert(year >= 1);
	assert(month >= 1 && month <= 12);
	assert(GetMonthDay(year, month) >= day && day >= 1);

	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

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

Date::~Date()
{}

Date& Date::operator=(const Date& d)
{
	if (&d != this)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	return *this;
}
  1. 其他运算符重载
    补充：运算重载的复用顺序
    <1>先+，后+=：创建拷贝对象（拷贝构造1次）+ 返回临时变量（拷贝构造1次）+ 赋值给this指针（拷贝1次）+ 返回this指针
    <2> 先+=，后+：创建拷贝对象（拷贝构造1次）+返回临时变量（拷贝构造1次）
//2.
Date& Date::operator+=(int day)
{
	//1. 先加后合法化
	//2. 累加法
	_day += day;
	int month_day = GetMonthDay(_year, _month);
	while (_day > month_day)
	{
		_day -= month_day;
		_month++;
		if (_month > 12)
		{
			_year++;
			_month = 1;
		}

		month_day = GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}

Date Date::operator+(int day)
{
	Date d(*this);

	return *this += day;
}

//先实现-=
Date& Date::operator-=(int day)
{
	_day -= day;
	while (_day < 1)
	{
		_month--;
		if (_month < 1)
		{
			_year--;
			_month = 12;
		}
		int month_day = GetMonthDay(_year, _month);
		_day += month_day;
	}

	return *this;
}

Date Date::operator-(int day)
{
	Date d(*this);

	return d -= day;
}

//差值法
//int Date::operator-(const Date& d)
//{
//	//确定先后，前 - 后
//	Date max(*this);
//	Date min(d);
//
//	if (max._year < min._year)
//	{
//		max = d;
//		min = *this;
//	}
//
//	//计算到1月1日的差值
//	int max_day = 0;
//	for (int i = 1; i < max._month; i++)
//	{
//		max_day += GetMonthDay(max._year, i);
//	}
//	max_day += max._day - 1;
//
//	int min_day = 0;
//	for (int i = 1; i < min._month; i++)
//	{
//		min_day += GetMonthDay(min._year, i);
//	}
//	min_day += min._day - 1;
//
//	//两年1月1日之间的差值
//	int year_day = 0;
//	while (min._year < max._year)
//	{
//		year_day += 365;
//		if ((min._year % 4 == 0 && min._year % 100 != 0) || min._year % 400 == 0)
//		{
//			year_day++;
//		}
//		min._year++;
//	}
//
//	return year_day - min_day + max_day;
//}

//累计法
int Date::operator-(const Date& d)
{
	Date max(*this);
	Date min(d);

	if (max._year < min._year)
	{
		max = d;
		min = *this;
	}

	int day = 0;
	while (max != min)
	{
		min++;
		day++;
	}

	return day;
}

-操作符重载差值法思路图解：

在这里插入图片描述

  1. 逻辑比较运算符：
bool Date::operator==(const Date& d)
{
	if (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day)
	{
		return true;
	}

	return false;
}

bool Date::operator>(const Date& d)
{
	if (_year > d._year)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == d._year && _month > d._month)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == d._year && _month > d._month && _day > d._day)
	{
		return true;
	}

	return false;
}

bool Date::operator<(const Date& d)
{
	return !(*this == d) && !(*this > d);
}

bool Date::operator>=(const Date& d)
{
	return *this > d || *this == d;
}

bool Date::operator<=(const Date& d)
{
	return *this < d || *this == d;
}

bool Date::operator!=(const Date& d)
{
	return !(*this == d);
}

//前置
Date& Date::operator++()
{
	return *this += 1;
}
//后置
Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp(*this);
	*this += 1;

	return tmp;
}

Date& Date::operator--()
{
	return *this -= 1;
}

Date Date::operator--(int)
{
	Date tmp(*this);
	*this -= 1;
	
	return tmp;
}

2.6 const成员函数

  1. 被this指针被修饰const修饰的成员函数即被称为const成员函数（const Date* const this），被const修饰的this指针其指向的内容不能被改变。
  2. 因为this指针为隐藏参数，我们无法直接对其进行修饰，C++中采用了后缀修饰的方式，具体如下：
Date::Print() const
{
	count << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
}
  1. 函数传参时的权限缩可以缩小但不能扩大，所以
    <1> const对象不可以调用非const成员函数（权限扩大，const Date* const this => Date* const this）
    <2> 非const对象可以调用const成员函数（权限缩小，Date* const this => const Date* const this）
    <3> const成员函数内不可以调用其它的非const成员函数（权限扩大）
    <4> 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数（权限缩小）

2.7 默认成员函数：取地址操作符重载与const取地址

这两个默认成员函数一般不用我们自己定义，编译器默认生成的已经满足绝大部分情况。（当想要别人获得额外的一些信息时，才会选择重载）

Date* operator&()
{
	return this;
}

const Date* operator&() const
{
	return this;
}

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对程序员来说&#xff0c;编程语言就是武器&#xff0c;但有的武器好用&#xff0c;有的武器不好用&#xff0c;有的武器甚至会杀了自己 C语言是M1式加兰德步枪&#xff0c;很老但可靠。 C是双截棍&#xff0c;挥舞起来很强悍&#xff0c;很吸引人&#xff0c;但需要你多年的磨…
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Ubuntu平铺左、右、上、下、1/2、1/4窗口（脚本）

Ubuntu平铺左、右、上、下、1/2、1/4窗口（脚本）

前言 之前因为一直在用Ubuntu 18或者Ubuntu 20然后发现装了GNOME插件后&#xff0c;电脑在使用过程中&#xff0c;会时不时的卡死&#xff08;鼠标没问题&#xff0c;键盘输入会有10-20秒的延迟&#xff09;频率基本是一小时一次&#xff0c;因为这种卡顿会很容易打断思路&…
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攻防世界-MISC-EASY_EVM

攻防世界-MISC-EASY_EVM

题目链接&#xff1a;攻防世界 (xctf.org.cn) 下载附件得到info.txt&#xff1a; pragma solidity ^0.5.0; ABI: [ { "inputs": [], "payable": true, "stateMutability": "payable", "type": "constructor" }, {…
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基于单片机的RFID门禁系统设计

基于单片机的RFID门禁系统设计

目 录 摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 控制系统设计 3 1.1 主控制器选择 3 1.2 项目总体设计 3 2 项目硬件设计 5 2.1 单片机控制模块 5 2.2 射频识别模块 8 2.3 矩阵键盘模块 9 2.4 液晶显示模块 10 2.5 报警模块 11 2.6 AT24C02存储模块 12 2.7 继电器驱动模块 13 2.8 总电路…
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【ubuntu】安装 Anaconda3

【ubuntu】安装 Anaconda3

目录 一、Anaconda 说明 二、操作记录 2.1 下载安装包 2.1.1 官网下载 2.1.2 镜像下载 2.2 安装 2.2.1 安装必要的依赖包 2.2.2 正式安装 2.2.3 检测是否安装成功 方法一 方法二 方法三 2.3 其他 三、参考资料 3.1 安装资料 3.2 验证是否成功的资料 四、其他 …
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