【C++】类和对象(中)

简介: 【C++】类和对象(中)

一、类的6个默认成员函数


1、1 概念


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。


6个默认成员函数的名称和作用如下:


1、初始化和清理:构造函数:主要完成初始化工作


                              析构函数:主要完成清理工作


2、拷贝赋值:       拷贝构造是使用同类对象初始化创建对象


                              赋值重载主要是把一个对象赋值给另一个对象


3、取地址重载:    主要是对普通对象和const对象取地址,这两个很少会自己实现


二、构造函数


2、1 概念


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。


2、2特性


构造函数是特殊的成员函数,需要注意的是,构造函数的虽然名称叫构造,但是需要注意的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。


注意:一个类可以创建多个对象


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


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


代码示例:


编译器会处理_a,通过A的构造函数

class A
{
public:
       A()
       {
              cout << "A()" << endl;
              _a = 0;
       }
private:
       int _a;
};

我们不写,编译器自动调用默认的构造函数,初始化类A的对象(是随机值)

1669444220296.jpg


生成的默认构造函数只对自定义类型处理,对于内置类型不处理


2、3默认构造函数的种类


默认构造函数只有三种:


1、我们不写默认生成的


2、写的无参的


3、写的全缺省的


以日期类为例子:无参和带参的构造函数


// 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 ;
 }
//3.我们写的全缺省
Date (int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
// 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

三、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象的销毁,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,完成类的一些资源清理工作。


3、2特征


1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。


2. 无参数无返回值。


3. 一个类有且只有一个析构函数。若未显式定义,系统会自动生成默认的析构函数。


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。


5、编译器生成的默认析构函数,对会自定类型成员调用它的析构函数。


1、以日期类为例:


1669444261123.jpg


2、 示例2:自定义栈的析构


class Stack
  {
  public:
  Stack(int capacity = 10)//无需传参,这里要写全缺省
  {
    _a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
    assert(_a);
    _top = 0;
    _capacity = capacity;
  }
  //就算自己不写,编译器也会自动生成一个,我们写了编译器就不会自动生成了
  ~Stack()
  {
    cout << "~Stack()" << endl;
    free(_a);
    _a = nullptr;
    _top = _capacity = 0;
  }
  private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;
};


3、3析构的顺序


特点:先构造,后析构


先创建出来的对象后调用析构函数完成析构


四、拷贝构造函数


4、1概念


举例说明:路上的路灯每一个都长得一模一样。那在创建对象时,可否创建一个与一个对象一某一样的新对象呢?


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使用引用传参,使用传值方式会引发无穷递归调用。


3. 若未显示定义,系统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,这种拷贝我们叫做浅拷贝,或者值拷贝。


4、3代码示例


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;
};
int main()
{
 Date d1;
 // 这里d2调用的默认拷贝构造完成拷贝,d2和d1的值也是一样的。
 Date d2(d1);
 return 0;
}


利用d1对象构造d2这个对象(调用的是默认拷贝构造)


日期类的自己写的拷贝构造,为了实现深拷贝


//我们不写编译器会默认生成一个拷贝构造
       // 1、内置类型的成员会完成值拷贝,浅拷贝
       // 2、自定义类型的成员,会去调用这个成员的拷贝构造
       // 3、结论:一般的类,自己生成的拷贝构造就够用了。只有
       // 像栈这样的类自己直接管理资源,就要自己实现拷贝构造
Date(const Date& d)//拷贝构造
       {
            _year = d._year;
            _month = d._month;
            _day = d._day;
       }


五、赋值操作符重载


5、1概念


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)


5、2五个注意点


不能通过连接其他符号来创建新的操作符:比如operator@

重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数

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

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

.* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5个运算符不能重载。

最后一点尤为重要,是常考的考点。


5、3代码示例


以日期类为例子写一个全局的operator==

class Date
{
public:
       //我们不写,编译器自动生成构造函数,对于内置类型成员不做处理
       //自定义类型成员会去调用这个成员的的默认构造函数
       Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//无参的默认构造
       {
              _year = year;
              _month = month;//相当于是this->_month
              _day = day;
       }
       void Print()
       {
              cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
       }
       int GetYear()
       {
              return _year;
       }
       bool operator==(Date d)//因为有一个是this,成员应该少一个
       {
              return _year == d._year
                      && _month == d._month
                      && _day == d._day;
       }
private:
       int _year;
       int _month;//只是声明,没有空间
       int _day;//在类里定义的,就会在前面加this
};
int main()
{
       Date d1(2022, 5, 16);//构造就是初始化的意思
       Date d2(2022, 5, 16);
       //自定义类型是不能直接比较的,需要运算符重载
       //内置类型,可以直接用各种运算符
       if (d1.operator==(d2))//d1默认传给了this
       {
              cout << "==" << endl;
       }  
       if (d1 == d2)//编译器会处理成对应的重载运算符等价于if (d1.operator==(d2))
       {
              cout << "==" << endl;
       }
       return 0;
}


运行起来的效果


1669444365655.jpg


我们写的和编译器识别的


1669444373077.jpg


5、4赋值运算符重载


代码示例:日期类的赋值=

class Date
{
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
Date& operator=(const Date& d)
 {
     if(this != &d)
     {
     _year = d._year;
     _month = d._month;
     _day = d._day;
     }
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
int main()
{
 Date d1;
 Date d2(2018,10, 1);
 // 这里d1调用的编译器生成operator=完成拷贝,d2和d1的值也是一样的。
 d1 = d2;
 return 0;
}

五个特点

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。


六、const成员函数


6、1概念


将const修饰的类成员函数称之为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。


示意图:


1669444414203.jpg


回答const有关的四个问题:


1. const对象可以调用非const成员函数吗?


不可以,权限的放大


2. 非const对象可以调用const成员函数吗?


可以, 权限缩小


3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗?


不允许,const成员函数调用非const成员函数,调用该const成员函数的对象已经被设置为const类型,只可以访问不能修改,在用该const成员函数访问其他非const成员函数可能会修改,因此const成员函数不能调用非const成员函数。


4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗?


可以, 非const成员调用const成员权限缩小


七、取地址及const取地址操作符重载


7、1特点


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


7、2日期类代码示例


重载取地址符和const取地址符

class Date
{ 
public :
 Date* operator&()
 {
 return this ;
 }
 const Date* operator&()const
 {
 return this ;
 }
private :
 int _year ; // 年
 int _month ; // 月
 int _day ; // 日
};


八、相关习题的练习和思维导图


本章内容思维导图


1669444450471.jpg


例题1


1669444462299.jpg


答案:C


解析:不能被重载的运算符就只有五个:点号. 三目运算符 ?:


作用域访问限定符::运算符sizeof以及*


例题2


1669444469910.jpg


答案:D


解析:此成员函数被定义为const常方法,代表在函数内部不能修改任何当前对象的数据成员,因此x不可能改变


1669444479652.jpg


答案: D


解析:A.赋值运算符在类中不显式实罚时,编译器会生成一份默认的,此时用户在类外再将赋值运算符重载为全局的,就和编译生成的默认赋值运算符冲突了,故赋值运算符只能重载成成员函数。 B.默认的赋值运算符是按成员成员,属于浅赋值,浅拷贝。


C.参数只有一个,另一个通过this指针传递。D.两个函数的调用场景不同,相互没有影响。

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