• 【C++】类和对象（中）

    类和对象是面向对象语言的一个重要部分，承接上一话，我们直接开始这一章的内容。

    文章目录

    • 一、类的6个默认成员函数
    • 二、构造函数
    • 三、析构函数
    • 四、拷贝构造函数
    • 五、赋值操作符重载
    • 六、 const成员函数
    • 七、取地址及const取地址操作符重载
    • 八、相关习题的练习和思维导图

    提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

    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

    1. class A
    2. {
    3. public:
    4.        A()
    5.        {
    6.               cout << "A()" << endl;
    7.               _a = 0;
    8.        }
    9. private:
    10.        int _a;
    11. };

    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）

     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

    3、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. // 1.无参构造函数
    2.  Date ()
    3.  {}
    4. // 2.带参构造函数
    5.  Date (int year, int month , int day )
    6.  {
    7.  _year = year ;
    8.  _month = month ;
    9.  _day = day ;
    10.  }
    11. //3.我们写的全缺省
    12. Date (int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    13.  {
    14.  _year = year;
    15.  _month = month;
    16.  _day = day;
    17.  }
    18. // 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：

    2、 示例2：自定义栈的析构

    1. class Stack
    2. 	{
    3. 	public:
    4. 		Stack(int capacity = 10)//无需传参，这里要写全缺省
    5. 		{
    6. 			_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
    7. 			assert(_a);
    8. 			_top = 0;
    9. 			_capacity = capacity;
    10. 		}
    11. 		//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
    12.  
    13. 		~Stack()
    14. 		{
    15. 			cout << "~Stack()" << endl;
    16. 			free(_a);
    17. 			_a = nullptr;
    18. 			_top = _capacity = 0;
    19. 		}
    20. 	private:
    21. 		int* _a;
    22. 		int _top;
    23. 		int _capacity;
    24. };

     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

    1. class Date
    2. {
    3. public:
    4.  Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    5.  {
    6.  _year = year;
    7.  _month = month;
    8.  _day = day;
    9.  }
    10. private:
    11.  int _year;
    12.  int _month;
    13.  int _day;
    14. };
    15. int main()
    16. {
    17.  Date d1;
    18.  // 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。
    19.  Date d2(d1);
    20.  return 0;
    21. }

    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

    1.   //我们不写编译器会默认生成一个拷贝构造
    2.        // 1、内置类型的成员会完成值拷贝，浅拷贝
    3.        // 2、自定义类型的成员，会去调用这个成员的拷贝构造
    4.        // 3、结论：一般的类，自己生成的拷贝构造就够用了。只有
    5.        // 像栈这样的类自己直接管理资源，就要自己实现拷贝构造
    6.        Date(const Date& d)//拷贝构造
    7.        {
    8.             _year = d._year;
    9.             _month = d._month;
    10.             _day = d._day;
    11.        }

    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==

    1. class Date
    2. {
    3. public:
    4.        //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
    5.        //自定义类型成员会去调用这个成员的的默认构造函数
    6.        Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//无参的默认构造
    7.        {
    8.               _year = year;
    9.               _month = month;//相当于是this->_month
    10.               _day = day;
    11.        }
    12.        void Print()
    13.        {
    14.               cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
    15.        }
    16.        int GetYear()
    17.        {
    18.               return _year;
    19.        }
    20.        bool operator==(Date d)//因为有一个是this，成员应该少一个
    21.        {
    22.               return _year == d._year
    23.                       && _month == d._month
    24.                       && _day == d._day;
    25.        }
    26. private:
    27.        int _year;
    28.        int _month;//只是声明，没有空间
    29.        int _day;//在类里定义的，就会在前面加this
    30. };
    31. int main()
    32. {
    33.        Date d1(2022, 5, 16);//构造就是初始化的意思
    34.        Date d2(2022, 5, 16);
    35.        //自定义类型是不能直接比较的，需要运算符重载
    36.        //内置类型，可以直接用各种运算符
    37.        if (d1.operator==(d2))//d1默认传给了this
    38.        {
    39.               cout << "==" << endl;
    40.        }  
    41.        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))
    42.        {
    43.               cout << "==" << endl;
    44.        }
    45.        return 0;
    46. }

    运行起来的效果

     我们写的和编译器识别的

    5、4赋值运算符重载

    代码示例：日期类的赋值=

    1. class Date
    2. {
    3. public:
    4.  Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    5.  {
    6.  _year = year;
    7.  _month = month;
    8.  _day = day;
    9.  }
    10. Date& operator=(const Date& d)
    11.  {
    12.      if(this != &d)
    13.      {
    14.      _year = d._year;
    15.      _month = d._month;
    16.      _day = d._day;
    17.      }
    18.  }
    19. private:
    20.  int _year;
    21.  int _month;
    22.  int _day;
    23. };
    24. int main()
    25. {
    26.  Date d1;
    27.  Date d2(2018，10， 1);
    28.  
    29.  // 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。
    30.  d1 = d2；
    31.  return 0;
    32. }

    •  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：

     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

    1. class Date
    2. { 
    3. public :
    4.  Date* operator&()
    5.  {
    6.  return this ;
    7.  }
    8.  
    9.  const Date* operator&()const
    10.  {
    11.  return this ;
    12.  }
    13. private :
    14.  int _year ; // 年
    15.  int _month ; // 月
    16.  int _day ; // 日
    17. };

    八、相关习题的练习和思维导图

    本章内容思维导图

     例题1

     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

     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

    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。

    小结：

             本文继续承接上次的类和对象（上），讲述了类和对象相关方面的知识，包括6个默认构造函数，拷贝构造，析构函数，赋值、const等等，希望大家读后能有所收获。感谢大家的支持。

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