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