【C++初阶】第3课—类和对象(类的默认成员函数)
文章目录
- 1. 类的默认成员函数
- 2. 构造函数
- 3. 拷贝构造函数
- 3.1 传值传参
- 3.2 传值返回
- 3.3 深拷贝和浅拷贝
- 3.4 总结
- 4. 析构函数
- 5. 赋值运算符重载
- 5.1 运算符重载
- 5.2 赋值运算符重载
- 5.3 日期类的实现
- 6. 取地址运算符重载
- 6.1 const 成员函数
- 6.2 取地址运算符重载
1. 类的默认成员函数
- 默认成员函数就是用户没有显式实现,编译器会自动生成的成员函数被称为默认成员函数
- 一个类,我们不写的情况下编译器会生成6个默认成员函数,最重要的是前4个,最后两个仅做了解
2. 构造函数
- 构造函数是特殊的成员函数,且它的主要任务并不是开空间创建对象(我们经常使用的局部对象是栈帧创建时,空间就已经开好了),而是对象实例化时初始化对象,就像我们实现栈Stack时,用的初始化函数Init()一样
- 构造函数的特点
- 1. 构造函数的函数名与类名相同
- 2. 构造函数无返回值,也不需要+void
- 3. 构造函数可以重载
- 4. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数
- 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,那么编译器则不再生成
- 默认构造函数分为3种:无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写编译器默认生成的构造函数
- 默认构造函数有且仅有一个存在,不能同时存在
- 不传实参就可以调用的构造函数就是默认构造函数
- 我们不写,编译器默认生成的构造函数,对内置类型成员变量的初始化没有要求,是否初始化看编译器,而对于自定义类型的成员变量,要求调用这个成员变量的构造函数时初始化
- 如果自定义类型的成员变量没有默认构造函数,编译器就会报错,之后我们想初始化该成员变量,就得借助初始化列表,这个后面讲
3. 拷贝构造函数
- 拷贝构造函数:构造函数的第一个参数是自身类的类型引用,并且其他额外的参数都有默认值,该构造函数就是拷贝构造函数
- C++规定拷贝构造函数使用场景:自定义类型对象进行拷贝必须调用拷贝构造函数,自定义传值传参和传值返回都需要调用拷贝构造函数
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载
- 拷贝构造函数的参数只有一个,那就是类的类型对象的引用,如果使用传值调用,编译器会报错,因为传值调用会造成无穷递归
- 对于内置类型,编译器会自己调用它的拷贝构造函数,不需要我们显式的实现,拷贝构造主要针对自定义类型对象的拷贝
3.1 传值传参
- 这里Date d2(d1),d1和d2都是自定义类的类型对象,因此两者之间拷贝需要调用拷贝构造函数
- 为啥拷贝构造函数的第一个参数需要+引用符&呢?
- 这是因为如果采取传值传参的形式,再传值传参之前需要先调用拷贝构造函数Date d(d1),而拷贝构造函数又要传值传参,继续调用它的拷贝构造函数Date d(d1),而拷贝构造函数又是传值传参,继续调用它的拷贝构造函数Date d(d1),形成无穷递归
- 如果采取传指针传参的形式,也可以避免死递归的情况,但是在C++里面加入引用后,引用比指针方便许多,安全许多,还不用开辟空间,故而一般用引用传参
- 那么为什么拷贝构造函数的第一个参数前面+const修饰呢?
3.2 传值返回
- 引用返回和值返回的区别
3.3 深拷贝和浅拷贝
- 浅拷贝:一般编译器自己实现的拷贝构造就是浅拷贝,一个一个字节的拷贝,例如:值拷贝,或者地址拷贝,它会将一个指针变量存放的地址作为值也拷贝给另一个指针变量,这样就出现两个指针指向同一个地址
- 深拷贝:对于拷贝构造的对象,它指向一块与源对象不同的空间,但空间大小和存放的内容相同
- 浅拷贝
- 深拷贝
- 总结:我们想要实现的是来自两个不同空间的对象,将其中一个对象里面的资源内容拷贝到另一个对象里面,而不是连带地址一起拷贝过去,那么就用深拷贝,对于深拷贝而言,一个对象内容的改变不会影响另一个对象,而浅拷贝恰恰相反
3.4 总结
- 对于上述提到的Date类,它只有内置类型,因此编译器默认生成的拷贝构造函数就够用
- 对于类Stack,虽然它的成员变量也都是内置类型,但是_arr指向了开辟的空间,编译器默认生成的拷贝构造函数是浅拷贝,它会将变量的地址也拷贝过去,造成后续析构函数连续释放两次同一块内存空间的资源
- 对于类MyQueue的拷贝构造,由于Stack的拷贝构造已经显式写出,那么这里就可以不写,因为编译器默认生成的MyQueue拷贝构造也是调用Stack的拷贝构造
4. 析构函数
- 析构函数与构造函数不同,它不是对对象本身的销毁,比如局部对象是存在在栈中的,函数结束栈销毁,它就释放了。析构函数主要用来完成对对象中资源的清理工作,C++规定,对象在销毁时会自动调用析构函数
- 构造函数和析构函数就像之前写的Init()和Destroy()函数
- 析构函数的特点:
- 1. 析构函数是在类名前加 ~
- 2. 无参数无返回值(也不需要写void)
- 3. 一个类只能有一个析构函数,若未显式定义,编译器会默认生成默认的析构函数
- 4. 对象生命周期结束,系统会自动调用析构函数
- 5. 跟构造函数类似,编译器生成的默认构造函数对内置类型成员不做处理,但是自定义类型的成员会调用它们的析构函数
- 6. 不论我们是否显式的写析构函数。对于自定义类型成员,编译器都会调用它们的析构函数
- 7. 如果类中没有申请资源时,可以不写使用编译器默认的析构函数;如果默认生成的析构函数就够用也可以不写;但是对于有资源申请的类,一定要写析构函数,避免会造成资源泄露
- 8. 一个局部域的多个对象,C++规定先定义的后析构
- 总结:对于有申请资源的类,析构函数一定要自己写;对于自定义类型成员,不论我们写不写析构函数,编译器都会调用它们的析构函数,就像MyQueue,前提是它的成员Stack的析构函数已经定义了,且析构函数在一个类中有且仅有一个
5. 赋值运算符重载
5.1 运算符重载
- 运算符用于内置类型时,不需要重载,而当运算符用于类类型的对象时,必须换成对应的运算符重载
- 运算符重载是一个具有特殊名字的函数,关键字是operator,后面+要定义的运算符,和其他函数一样,它也有返回类型和函数参数以及函数体
- operator定义的运算符重载函数的参数至少有一个是类类型
- 运算符重载的参数个数应与源运算符的操作数个数相同.一元运算符有一个参数,二元运算符有两个参数,二元运算符的左侧运算对象传给第一个参数,右侧运算符对象传给第二个参数
- 一元运算符:例如*p、++a等,它们只有一个参数;二元运算符:例如a+b、a^b等,它们有两个参数
- 如果一个重载运算符的函数是成员函数,那么它的第一个运算对象默认传给隐式的this指针,因此重载运算符作为成员函数时,它的参数比运算对象少一个
- 访问类的私有成员变量除了上面的运算符重载作为成员函数外,还可以间接访问
- 运算符重载之后,其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持一致
- 不能通过语法中没有的符号来创建新的操作符,例如:operator@
- 5个不能重载的运算符:
.* :: sizeof ?: .
- . *用来作为访问成员函数的操作符
5.2 赋值运算符重载
- 赋值运算符重载是一个默认成员函数,用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值
- 赋值运算符重载与拷贝构造有异曲同工之妙,但是两者作用的对象不同,拷贝构造是将一个已经存在的对象拷贝赋值给创建的对象
- 赋值运算符重载是一个运算符重载,规定重载必须为成员函数,参数建议+const修饰,避免传值传参产生拷贝和错误赋值等操作
- 如果赋值运算符重载有返回值,建议写成类类型的引用,减少拷贝,提高效率,也是为了支持连续赋值
- 若没有显式写赋值运算符重载,编译器会默认生成一个默认赋值运算符重载,该默认赋值运算符重载与默认拷贝构造类似,也会产生深拷贝和浅拷贝的问题,对自定义类型的成员变量会调用它的赋值运算符重载
- 若返回的是
*this
,则它返回的其实是运算符左边的对象,因为*this就是左值对象
- 浅拷贝
- 深拷贝
- 对于Stack类的对象,由于它是自定义类型,我们需要显式的写赋值运算符重载;而对于MyQueue类自定义的对象,则不需要写,因为编译器生成的默认赋值运算符重载会调用Stack里面的赋值运算符重载
5.3 日期类的实现
- 一个类重载的运算符要有意义,例如Date类的operator-具有意义,而operator+就没有意义
- 因为日期的加法运算需要特殊处理,满30天月份进1等,而减法则代表差多少天
- 重载++运算符时,C++为了区分前置++和后置++,规定:后置++重载时,增加一个int形参,跟前置++构成函数重载,容易区分
- 类里面的成员函数之间也可以相互调用
- 前置++和后置++、前置- -和后置- -
- 日期相减
- 重载<<和>>运算符时,需要重载为全局函数,若重载为成员函数,this指针会占用第一个形参位置,而第一个形参是左侧运算对象,调用时就变成了对象<<cout,不符合使用习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第一个形参的位置就可以了,第二个参数位置当类类型对象
- 优化
- 重载运算符<<和>>的函数声明需要写在全局,写在类里面this指针会占用第一个参数的位置,不符合语法习惯
6. 取地址运算符重载
6.1 const 成员函数
- const修饰的成员函数为const成员函数,一般const放置在函数参数后面
- const实际修饰的是该成员函数的this指针,表明在该成员函数中对类的成员不做修改
- 建议不对成员变量修改的成员函数都+const修饰
6.2 取地址运算符重载
- 取地址运算符分为普通取地址和const修饰的取地址运算符,一般编译器默认生成的就够用了,一般不会显示去实现,除非一些特殊的场景,比如不想让被人取到当前类对象的地址,可以显示写,随便返回一个地址
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