C++从入门到精通（第三篇） ：C++的基础和灵魂：类和对象（中篇）
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。
2. 构造函数
在C语言数据结构时，创建结构变量我们经常需要自行调用结构初始化函数，否则可能会报错，为了避免忘记调用初始化函数，C++对此做出了优化，即在创建对象时自动调用初始化函数，也就是构造函数
- 概念：
构造函数是特殊的成员函数，在由类创建对象时对对象的成员变量进行初始化，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
- 特性：
- 函数名必须和类名一致
- 无返回值（没有返回值并不是void，void返回值是空）
- 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数（在C语言上的优化）
- 构造函数可以重载(可以存在多种初始化方式)
class Date { public : // 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 ; } private : int _year ; int _month ; int _day ; }; void TestDate() { Date d1; // 调用无参构造函数 Date d2 (2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数 // 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 // 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象 Date d3(); }
5.如果类中没有显式定义构造函数（我们没有主动写），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: /* // 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成 Date (int year, int month, int day) { _year = year; _month = month; _day = day; } */ private: int _year; int _month; int _day; }; void Test() { // 没有主动写构造函数，此处会调用编译器生成的默认构造函数 Date d; }
6.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(默认构造函数：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)
class Date { public: //构造函数可以重载，因为可能我们想初始化对象的方式有多种 Date()//无参构造函数 { _year = 1900; _month = 1; _day = 1; } Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)//全缺省构造函数 { _year = year; _month = month; _day = day; } private: int _year; int _month; int _day; }; // 以下测试函数能通过编译吗？ void Test() { Date d1; }
编译器不能明确知道该调用哪一个，所以报错了
3.析构函数
- 概念
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（释放动态开辟的空间）
- 特性:
- 析构函数名是在类名前加上字符 ~
- 无参数无返回值
- 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(不能重载)
- 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数 (在C语言上的优化)
- 例：
typedef int DataType; class SeqList { public: SeqList(int capacity = 10)//构造函数 { _pData = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType)); assert(_pData); _size = 0; _capacity = capacity; } ~SeqList()//析构函数 { cout << "~SeqList()" << endl; if (_pData) { free(_pData); // 释放堆上的空间 _pData = NULL; // 将指针置为空 _capacity = 0; _size = 0; } } private: int* _pData; size_t _size; size_t _capacity; }; int main() { SeqList sl; return 0; }
4.拷贝构造函数
- 概念：
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
- 特征
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式（参数不同）
- 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（传值也是一种拷贝，会继续调用拷贝函数）
- 例：
class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)//构造函数 { _year = year; _month = month; _day = day; } Date(const Date& d)//拷贝构造函函数 { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1;//调用构造函数 Date d2(d1);//调用拷贝构造函数 return 0; }
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
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; }
4.编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了，对于像日期类这样的类（只有指针类型的类）是没必要的，编译器生成的足够使用了，而对于存在指针类型的成员函数则会存现问题
class String { public: String(const char* str = "xxxx") { _str = (char*)malloc(strlen(str) + 1); strcpy(_str, str); } ~String()//析构函数，进行释放动态开辟的空间 { cout << "~String()" << endl; free(_str); } private: char* _str; }; int main() { String s1("hello"); String s2(s1); }
s1和s2中的 str 指向的是同一份空间 ，析构时会被 释放 两次 ，所以会报错
5.赋值运算符重载
运算符重载
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。
- 使用方法：
- 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)
- 注意：
- 不能通过连接其他符号来创建新的操作符，如@等
- 重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数
- .* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5个运算符不能重载
- 如果重载函数在类外，想要访问类里的成员变量，有两种方式
- 例：
class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } // bool operator==(Date* this, const Date& d2) // 这里需要注意的是，左操作数是this指向的调用函数的对象 bool operator==(const Date& d2) { return _year == d2._year && _month == d2._month && _day == d2._day; } private: int _year; int _month; int _day; }; void Test() { Date d1(2018, 9, 26); Date d2(2018, 9, 27); cout << (d1 == d2) << endl; }
赋值运算符重载
- 例：
class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } Date(const Date& d) { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } Date& operator=(const Date& d) { if (this != &d)//避免对象赋值自己 { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1(2022,2,1);//调用构造函数 Date d2; d2=d1;//调用赋值操作符重载 return 0; }
- 赋值运算符主要有四点：
- 参数类型
- 返回值
- 检测是否自己给自己赋值
- 返回*this
- 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
6.日期类的实现
通过上面的知识，我们可以写出日期类的实现了
- 接口的展示
class Date { public: // 获取某年某月的天数 int GetMonthDay(int year, int month); // 全缺省的构造函数 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1); // 拷贝构造函数 // d2(d1) Date(const Date& d); // 赋值运算符重载 // d2 = d3 -> d2.operator=(&d2, d3) Date& operator=(const Date& d); // 析构函数 ~Date(); // 日期+=天数 Date& operator+=(int day); // 日期+天数 Date operator+(int day); // 日期-天数 Date operator-(int day); // 日期-=天数 Date & operator-=(int day); // 前置++ Date& operator++(); // 后置++ Date operator++(int); // 后置-- Date operator--(int); // 前置-- Date& operator--(); // >运算符重载 bool operator>(const Date& d); // ==运算符重载 bool operator==(const Date& d); // >=运算符重载 inline bool operator >= (const Date& d); // <运算符重载 bool operator < (const Date& d); // <=运算符重载 bool operator <= (const Date& d); // !=运算符重载 bool operator != (const Date& d); // 日期-日期 返回天数 int operator-(const Date& d); private: int _year; int _month; int _day; };
7.const成员
const修饰类的成员函数
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。
取地址及const取地址操作符重载
- 注：
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。
class Date { public: Date* operator&() { return this; } const Date* operator&()const { return this; } private: int _year; // 年 int _month; // 月 int _day; // 日 };
这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容（不想让别人找到对象地址）！
- 但此重载函数不常用，了解下就可以啦
