一.类的默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有,简称为空类。空类中真的什么都没有吗?并不是,任何类在什么都不写时,编译器会自动生成以下6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。
二.构造函数
定义: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,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。
特性:
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,一旦用户显式定义编译器将不再生成。
6. 编译器生成的默认构造函数对内置类型不会处理,但会调用自定义类型的默认构造函数。
7. 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。
延伸总结:
三.析构函数
定义: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。
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。
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,对自定义类型成员调用它的析构函数。对内置类型不做处理。内置类型出栈帧自动销毁。
6. 如果类中没有申请资源时,析构函数可以不写,直接使用编译器生成的默认析构函数,比如Date类;有资源申请时,一定要写,否则会造成资源泄漏,比如Stack类。
延伸总结:析构函数的作用就是在对象生命周期结束时 释放对象内手动申请的资源空间,只不过自动调用,比C语言方便。析构函数的调用顺序类似栈这种数据结构,后创建先析构。
四.拷贝构造函数
拷贝构造函数: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。(传值拷贝自动调用)
特性:
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是类类型对象的引用,使用传值方式编译器直接报错,因为会引发无穷递归调用。
3. 若未显式定义,编译器会生成默认的拷贝构造函数。默认拷贝构造:内置类型是按照字节方式直接浅拷贝。对自定义类型会调用自定义类型的拷贝构造函数。
4.类中如果没有涉及资源申请时,拷贝构造函数是否写都可以;一旦涉及到资源申请时,则拷贝构造函数是一定要写的,否则就是浅拷贝。
5. 拷贝构造函数典型调用场景:使用已存在对象创建新对象,函数参数类型为类类型对象,函数返回值类型为类类型对象。
延伸总结:自定义类型传值传参必须调用拷贝构造。默认拷贝构造对内置类型浅拷贝(有malloc的空间需要手动写拷贝构造!没有就不用写),自定义类型调用自定义类型的拷贝构造。
在如下场景:
1. #include<iostream> 2. using namespace std; 3. class Stack 4. { 5. public: 6. Stack(int N=0)//构造函数 7. { 8. arr = (int*)malloc(sizeof(int) * N); 9. top = capcity = 0; 10. } 11. ~Stack()//析构函数 12. { 13. free(arr); 14. arr = nullptr; 15. top = capcity = 0; 16. } 17. private: 18. int* arr; 19. int top; 20. int capcity; 21. }; 22. int main() 23. { 24. Stack s1(4); 25. Stack s2 = s1;//传值拷贝 26. return 0; 27. }
使用传值拷贝,但栈类有资源申请(malloc),但没写拷贝构造,系统默认拷贝构造只会对内置类型浅拷贝,s1和s2的arr值就相同,指向同一块堆空间。这就是默认拷贝构造的浅拷贝。
当程序结束时,先自动调用s2的析构函数,将arr指向的堆空间释放,再调用s1的析构函数,arr指向的堆空间再次释放,访问了野指针,程序就会崩溃。所以有资源申请的类一定要写拷贝构造函数,否则在程序结束时会调用两次析构函数,free两次同一块堆空间,程序崩溃。
要解决上述问题,需要手写拷贝构造函数完成深拷贝:
1. Stack(Stack& s) 2. { 3. s.arr = (int*)malloc(sizeof(int) * capcity); 4. s.capcity = capcity; 5. s.top = top; 6. }
五.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。
运算符重载函数: 返回类型+ operator+要重载的操作符(参数列表)
注意:
1.不能通过连接其他符号来创建新的操作符:比如operator@
2.重载操作符必须有一个类类型参数。
3.用于内置类型的运算符,其含义不能改变,例如:内置的整型+,不 能改变其含义。
4.作为类成员函数重载时,其形参看起来比操作数数目少1,因为成员函数的第一个参数为隐藏的this指针。
5. .* :: sizeof ?: . 注意以上5 个运算符不能重载。
接下来举例示范一下比较运算符重载和赋值运算符重载。
如下代码
1. #include<iostream> 2. using namespace std; 3. class Date 4. { 5. private: 6. int _year; 7. int _month; 8. int _day; 9. public: 10. Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造函数 11. { 12. _year = year; 13. _month = month; 14. _day = day; 15. } 16. 17. }; 18. int main() 19. { 20. Date d1(2022, 9, 24); 21. Date d2(2022, 3, 27); 22. if (d1 > d2) 23. { 24. cout << "d1这个日期更大" << endl; 25. } 26. return 0; 27. }
这里会编译错误,因为d1,d2两个对象无法用>号比较大小,肉眼可见d1更大。那么如何比较大小呢?
我们可以在类中定义函数
1. bool compare(Date& d) 2. { 3. if (_year > d._year) 4. { 5. return true; 6. } 7. else if (_year == d._year && _month > d._month) 8. { 9. return true; 10. } 11. else if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day) 12. { 13. return true; 14. } 15. else 16. return false; 17. }
通过
d1.compare(d2)==true;//判断出d1大
但是这中方法代码的可读性差,不能直观感受出d1,d2的大小。
C++的运算符重载就应运而生了。在类中定义函数
1. bool operator>(Date& d) 2. { 3. if (_year > d._year) 4. { 5. return true; 6. } 7. else if (_year == d._year && _month > d._month) 8. { 9. return true; 10. } 11. else if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day) 12. { 13. return true; 14. } 15. else 16. return false; 17. }
通过运算符重载,以下表达式就能表达出d1大于d2
d1>d2;//等价于d1.operator>(d2)
这种方式大大增强了代码的可读性。