003-类和对象（二）

news2025/5/24 16:20:03

类和对象（二）

1. 类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。

空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。

默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

在这里插入图片描述

2. 构造函数

2.1 概念

这里以Date类举例：

class Date
{
public:
	void Init(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()
{
	Date d1;
	d1.Init(2022, 7, 5);
	d1.Print();
	Date d2;
	d2.Init(2022, 7, 6);
	d2.Print();

	return 0;
}

在上面的代码中，我们每次使用Date类创建对象都需要手动使用Init方法来初始化这个对象。这样的话未免有些麻烦，这时我们就可以使用构造函数。

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

2.2 特性

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，而是初始化对象。

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。

    class Date
{
public:
	// 无参构造
	Date()
	{}

	// 带参构造
	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()
{
	Date d1; // 调用无参构造

	Date d2(2022, 7, 6); // 调用带参构造
    
    // 通过无参构造来实例化对象时，对象后面不需要跟括号，否则就成了函数声明。
    // Date d3(); // 报错

	return 0;
}

  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，一旦用户显式定义编译器将不再生成。

    class Date
{
public:
	// 带参构造，显示定义构造后，编译器将不再生成无参构造
	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()
{
	// Date d1; // 报错：没有可用的构造

	Date d2(2022, 7, 6); // 调用带参构造

	return 0;
}

  6. 默认构造虽然什么内容都没有，但是有些情况下并非什么事情都不干，上面的例子中，我们使用的类成员变量都是内置类型，此时默认构造什么都不干，如果类成员对象时自定义类型，此时默认构造会去调用该自定义类型的构造函数。

    class Time
{
public:
	Time()
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};

class Date
{
public:
	
private:
	int _year = 2025;
	int _month = 01;
	int _day = 01;

	// 自定义类型
	Time _t;
};

int main()
{
	Date d1;

	return 0;
}

    在这里插入图片描述

​ 注意：C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。

  1. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，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，编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。

3. 析构函数

3.1 概念

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。

3.2 特性

析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：

  1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。

  2. 无参数无返回值类型。

  3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能重载。

  4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。

    class Time
{
public:
	~Time()
	{
		cout << "~Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
int main()
{
	Time t1;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

  1. 如果类成员变量中有自定义类型成员，析构时会调用自定义类型成员的析构函数。

    class Time
{
public:
	~Time()
	{
		cout << "~Time()" << endl;
	}
private:
};

class Date
{
public:

private:
	// 自定义类型
	Time _t;
};

int main()
{
	Date d1;

	return 0;
}

    在这里插入图片描述

  2. 如果类中没有申请资源（new、malloc等），析构函数可不写。

4. 拷贝构造函数

4.1 概念

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。

4.2 特征

  1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

  2. 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& date)
	{
		_year = date._year;
		_month = date._month;
		_day = date._day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);

	return 0;
}

  3. 若未显式定义，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存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。

  4. 当类中有申请的资源时（new、malloc等），最好不要使用编译器默认的拷贝，因为默认的拷贝只会将对象中的数据复制到新的对象中（包括指针），如果此时有申请的资源，两个对象将指向同一块资源，这时就会出现一些问题。

  5. 拷贝构造函数的经典盗用场景：

    • 使用已存在的对象创建新的对象
    • 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

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。

5. 赋值运算符重载

我们的自定义类型本来是无法完成+、-、*、/等操作的，但是有些场景下我们为了让代码的可读性更好，我们需要以这种方式来进行运算，比如我们计算两个日期相距多少天，将代码写成Date - Date就能很容易能够读懂。

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。

函数格式：返回值类型 operator需要重载的符号 (参数列表) {函数体}

举例：bool operator- (Data& data) {...}

注意：

  • 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@，只能重载存在的操作符，如：[]、&、*等。
  • 重载操作符必须有一个类类型参数。
  • 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如：内置类型的整型+，不能改变其含义。
  • 作为类成员重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this。
  • .*、::、sizeof、?:、.这五个运算符不能重载。
class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

    // 因为是类成员函数，所以这个函数还存在一个隐藏的参数，第一个参数是this，也就是操作符的第一个操作数。
	bool operator== (Date& d)
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

5.2 复制运算符重载

  1. 复制运算符重载格式
    • 参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率。
    • 返回值类型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值。
    • 检测是否自己给自己赋值。
    • 返回*this ：要复合连续赋值的含义。
class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	Date& operator= (Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;

		return *this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

  1. 注意：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。

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

  2. 用户没有显式实现时，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应类的赋值运算符重载完成赋值。

  3. 这里和拷贝构造类似，当类成员中存在申请的资源时，就需要考虑浅拷贝的问题。

5.3 前置++ 和 后置++ 重载

  1. 前置++ 和 后置++ 都是一元操作符，所以作为类成员函数，无需显示传递参数。

  2. 为了区分前置++ 和 后置++，在重载后置，在参数列表中写一个int即可。

    class Date
{
private:
	bool JudgeLeapYear()
	{
		return (_year % 4 == 0 && _year % 100 != 0) || _year % 400 == 0;
	}

	int GetMonthOfDay()
	{
		int arr[] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
		if (_month == 2 && JudgeLeapYear()) return 29;
		return arr[_month];
	}
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	// 前置++
	Date operator++ ()
	{
		_day++;
		if (_day > GetMonthOfDay())
		{
			_day = 1;
			_month++;
			if (_month == 13)
			{
				_month = 1;
				_year++;
			}
		}

		return *this;
	}

	// 后置++
	Date operator++ (int)
	{
		// 保存一份，方便返回
		Date ret = *this;
		// 复用前置++
		++(*this);
		return ret;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

    前置-- 和 后置–的重载方法也是类似。

6. const成员函数

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。

语法格式：将const加在需要被修饰的函数的参数列表之后，如：void function() const {...}

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << "Print()" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
	void Print() const
	{
		cout << "Print()const" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};

int main()
{
	Date d1(2022, 1, 13);
	d1.Print();
	const Date d2(2022, 1, 13);
	d2.Print();

	return 0;
}

注意：const对象无法调用非const函数。

7. 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。

默认生成的这两个重载返回当前对象的地址。

当有特殊需求时（不想返回当前对象的重载），可以自己实现。

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