【C++】类和对象(中)(万字详解)(一)

简介: 【C++】类和对象(中)

类与对象

在C++中,类和对象的出现,是为了完善C语言的不足,在struct的基础上慢慢进步,慢慢完善,将其的功能发挥到最大,也方便使用!


类与对象可谓是非常的重要了,所以在这里我们分为几篇来学习类与对象,在接下来的学习中,我们需要反复琢磨,去好好复习,才能学的好,学的牢,学的扎实!

前言

有没有这种情况,在C语言阶段编写数据结构的时候,是不是多多少少会忘记初始化??

结果定义以后,忘记Init??在一顿操作以后,总会忘记destroy??

对,我们多多少少会忘记,所以在C++类和对象中呢,就出现了这样的函数:构造函数和析构函数


一、🏠类的六个默认成员函数

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。

1.🚀构造函数

   1.😯定义

  构造函数,他不是真正去构造一个函数,只是向我们上面所说的,去初始化一个对象。

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; 
}

    对于Date类,可以通过 Init 公有方法给对象设置日期,但如果每次创建对象时都调用该方法设置 信息,未免有点麻烦,那能否在对象创建时,就将信息设置进去呢?


构造函数 是一个 特殊的成员函数, 名字与类名相同 , 没有返回值 , 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 。

所以有了构造函数以后,就可以直接这样:

class Date
{
public:
 //构造函数
 Data(int year, int month, int day)
 {
  _year = year;
  _month = month;
  _day = day;
 }
   ......
};
int main()
{
 Date d1(2022, 7, 5);
 d1.Print();
 Date d2(2022, 7, 6);
 d2.Print();
 return 0; 
}

2.😯特征

构造函数可以重载(重载(点击链接有详细解释),函数名相同,参数不同就构成重载)

为什么要构成重载呢?  目的是为了实现多种初始化的方式:

  Date(int year, int month, int day)
     {
          _year = year;
          _month = month;
          _day = day;
     }
  Date()
     {
          _year = 0;
          _month = 0;
          _day = 0;
     }
   Date(int year=1, int month=1, int day=1)
     {
          _year = year;
          _month = month;
          _day = day;
     }

三种初始化的函数都构成函数重载,但是第二个和第三个却不能同时在一起使用,因为全缺省和无参数是一种情况,当调用时,会发生二义性,运行失败:

int main()
{
 Date d1(2022, 7, 5);
 Date d2(2022, 7, 6);
// 无参数时,要这样调用,不可以Data d3();,会与函数声明发生冲突
//,就相当于 Data func();,是错误的
 Date d3;
 return 0; 
}

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。

那么编译器自动生成的无参默认构造函数可以直接使用吗?

没有类中显示的构造函数,使用默认的构造函数:

class Date
{
public:
 void Print()
 {
 cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
int main()
{
 Date d1;
 d1.Print();
}

默认构造函数对内置类型不进行处理,只对自定义类型进行处理。

所以需要我们自己去写构造函数!

内置类型:语言自己提供的类型:int,double,char....

自定义类型:class/struct  + stack/queue/person....  类或者结构体等...

所以,我们自己不写,编辑器会自动生成,内置不处理,只处理自定义类型。

但是需要看需求才来决定是否需要自己写,不能光看内置类型还是自定义类型

面向需求:编译器默认生成就可以满足,就不用自己写,不满足就需要自己写

class Stack
{
public:
  Stack(int capacity = 4)
  {
    cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
    _a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
    if (_a == nullptr)
    {
      perror("malloc fail");
      exit(-1);
    }
    _top = 0;
    _capacity = capacity;
  }
  void Push(int x)
  {
    // ....
    // 扩容
    _a[_top++] = x;
  }
private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
  void push(int x)
  {
    _pushST.Push(x);
  }
  Stack _pushST;
  Stack _popST;
  //size_t _size;
};

对于MyQueue这个类中,有Stack _pushST;  Stack _popST;两个自定义类型,发现在MyQueue类中没有显示的构造函数,就会使用自定义类型默认的构造函数,回Stack中使用构造函数。


那么说不对内置类型处理,那如果成员变量中,既有内置类型,又有自定义类型,那应该怎么办?


利用缺省值来处理内置类型:

class MyQueue {
public:
  void push(int x)
  {
    _pushST.Push(x);
  }
  Stack _pushST;
  Stack _popST;
  size_t _size=0;
};

这样既有内置类型,又有自定义类型时,就可以调用构造函数初始化了。


2.🚀默认构造函数

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。

举例说明:

class Stack
{
public:
  Stack(int capacity = 4)
  {
    cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
    _a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
    if (_a == nullptr)
    {
      perror("malloc fail");
      exit(-1);
    }
    _top = 0;
    _capacity = capacity;
  }
  void Push(int x)
  {
    // ....
    // 扩容
    _a[_top++] = x;
  }
private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
  void push(int x)
  {
    _pushST.Push(x);
  }
  Stack _pushST;
  Stack _popST;
  size_t _size=0; //这里不是初始化,是缺省值
};
int main()
{
  MyQueue q;
  return 0;
}

在定义一个MyQueue类的 对象q时,类中没有已经写好的构造函数,就要使用编译器默认的构造函数,那么内置类型有缺省值,自定义类型也要使用默认构造函数,默认构造函数只有三种情况:无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写默认给出的,stack类中,刚好时全缺省作为了默认构造函数,有默认构造函数,可以使用。


但如果改变一个条件,将stack缺省值去掉:

还可以使用吗?当然不可以!

首先,Queue类创建对象初始化时,我们发现Queue本身没有构造函数,那么他就会调用编译器提供的默认构造 ,内置类型不处理,但有缺省值,自定义类型调用默认构造,但发现Stack类中,没有默认构造函数(无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写默认给出的),因为自己写了,stack类就不会自己提供。所以无法初始化。


若使用编译器自己提供的,能满足我们需求吗?

可以看出,默认提供的并没有将数组开辟空间,不能满足我们的需求。


结论:面向需求:编译器默认生成就可以满足,就不用自己写,不满足就需要自己写


那我们可不可以直接把    int* _a = (int*)malloc(sizeof(int)*4);  malloc作为缺省值呢?


居然发现是可以的,但是有坏处是,无法调试他是否开辟成功。

3.析构函数

1.概念

那么定义类时,构造函数会自动初始化,


那结束时,有没有自动destroy,自动清理内存空间的函数呢?


当然有:


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,而是 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 。

2.特性

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~ 。(~这个符号在C语言里面是二进制取反)

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,因为没有参数,所以不存在析构函数。

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。

   析构函数在对象生命周期结束时自动调用,生命周期得具体看,如果在局部域(函数内部),则函数调用完毕后,就会结束局部变量的生命周期,全局域,malloc(手动结束)。

class Stack
{
public:
   //析构函数名是在类名前加上字符 ~
  ~Stack()
  {
    free(_a);
        _a=nullptr;
        _top=_capacity=0;
  }
private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;
};

析构函数也是一样的,类比构造函数。如果自己没写,那么编译器就会自动生成,且内置类型不处理,自定义类型处理。就比如 int*_a,编译器他不清楚是一个单纯的指针,还是它指向动态内存空间,不知道应该怎么处理。


至于要不要自己写,就要看默认的,即编译器自动生成的满不满足我们的需求。


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