【C++】类和对象(中) —— 构造函数 | 析构函数 | 拷贝构造 | 赋值运算符重载(上)

简介: 【C++】类和对象(中) —— 构造函数 | 析构函数 | 拷贝构造 | 赋值运算符重载(上)

一. 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。


class Date {};


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🚩下面一一介绍的成员函数里会有比较复杂的地方,不过只要跨过了这座山,他们才会聆听你的故事,加油少年


二. 构造函数


🌈构造函数概念


构造函数是特殊的成员函数,需要注意的是,构造函数虽然名称叫构造,但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(注意开空间是编译器编译时候处理的)


⚡构造函数其意义:对象定义出来就自动调用,保证对象一定是被初始化的了,且在对象整个生命周期内只调用一次


🌈构造函数特征


其特征如下:


函数名与类名相同

无返回值 —— 不用写void

对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数

构造函数可以重载

下面先来看一个例子:


class Date
{
public:
  //1.无参构造函数
  Date()
  {
  _year = 0;
  _month = 1;
  _day = 1;
  }
  //2.带参构造函数 - 初始化成指定值
  Date(int year, int month, int day)
  {
  _year = year;
  _month = month;
  _day = day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  //对象实例化时,自动调用
  Date d1;//调用无参构造函数
  Date d2(2022, 1, 17);
  return 0;
}


回顾之前我们学过了缺省参数——可以合并成一个函数,实现两个功能


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


注:无参构造函数 Date();和全缺省函数Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);构成函数重载,在语法上可以同时存在,但是在无参调用的时候,会出现歧义报错(两个函数都合适,去哪个呢?)


🔥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)


不实现构造函数的情况下,编译器会生成默认的构造函数


d对象调用了编译器生成的默认构造函数,但是d对象_year/_month/_day,依旧是随机值,也就说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用??

C++把类型分成了两类 ——


内置函数: 语言提供的类型int/char/double/指针等

自定义类型: struct / class等类类型

⚡ 我们啥也不写编译器会默认生成构造函数 ——


对内置类型成员不做处理(不方便)

对于自定义类型的成员变量,会去调用它的默认构造函数(即不用传参就可以调)初始化

ps:如果没有默认构造函数,编译器就会报错❌

接下来我们来验证一下:对于自定义类型,是否会调用它的默认构造函数


class A
{
public:
  A()
  {
  cout << "Scort" << endl;
  }
private:
  int _a;
};
class Date
{
public:
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
  A _a;
};
int main()
{
  //对象实例化的时候,自动调用
  Date d1;
  return 0;
}


可以看见,确实是调用了A_aa的默认构造函数,并打印出来


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C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷,又打了补丁,即:内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值


class Date
{
private:
  int _year =1;//注意这里不是初始化,是给缺省值       因为这里是声明
  int _month =1;
  int _day =1;
  A _a;
};


⚡ 任何一个类的默认构造函数(不用参数就可以调用),有三个 —— 无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器自动生成的构造函数。并且默认构造函数只能有一个(语法上他们可以同时存在,但是如果有对象定义去调用就会报错)


我们不写,编译器自动生成的那个

我们自己写,全缺省构造函数

我们自己写,无参构造函数

特点:不传参数就可以调用


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因为构造函数就三种,这里是我们自己写的构造函数,还主动带了一个参数,既不符合无参、全缺省,更加不符合编译器自动生成的那构造函数,所以这就没有默认构造函数可调了,就报错咯。


三. 析构函数


🌍析构函数概念


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(相当于打扫卫生的)


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🌍析构函数特征


析构函数是特殊的成员函数


🍉特征如下:


析构函数名是在类名前加上字符 ~。

无参数无返回值类型。

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

对象生命周期结束时,C++编译系统系统自动调用析构函数

class Date
{
public:
    Date(int year = 2002, int month = 2, int day = 19)
  {
  _year = year;
  _month = month;
  _day = day;
  }
  ~Date()
  {
     //int _year....栈上开辟的空间,出栈了自然销毁了,不需要析构
  cout << "~Date()" << endl;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  Date d1;
  return 0;
}


我们调试发现:Date()日期类也没有资源需要清理,不是所有的类都要析构函数,在这里不实现析构都可以


那么谁的析构函数是有价值的呢? —— 栈


typedef int DataType;
class Stack
{
public:
    //构造函数
  Stack(int capacity = 4)
  {
  cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
  _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
  if (NULL == _array)
  {
    perror("malloc申请空间失败!!!");
    return;
  }
  _size = 0;
  _capacity = capacity;
  }
  void Push(DataType data)
  {
  // CheckCapacity();
  _array[_size] = data;
  _size++;
  }
    //析构函数
  ~Stack()
  {
  free(_array);//下面三步做不做都可以
  _capacity = _size = 0;//生命周期到了,都还给系统了,_array为野指针,自然不能访问size等
  _array = nullptr;
  }
private:
  DataType* _array;
  int _capacity;
  int _size;
};
int main()
{
  Stack st1;
  return 0;
}


这样就保证了,栈定义出来,就一定被初始化了;出作用域,在堆上申请的空间一定被回收了。就此代替了Init和Destroy


⚡如果我们不写,编译器自动生成的析构函数,会做一些什么呢?


对内置类型的成员变量不做处理

❌因为指针不一定是malloc出来的,可能是new、fopen出来的,不能直接free

对于自定义类型的成员变量会回去调它的析构函数

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
  Stack(int capacity = 4)
  {
  cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
  _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
  if (NULL == _array)
  {
    perror("malloc申请空间失败!!!");
    return;
  }
  _size = 0;
  _capacity = capacity;
  }
  void Push(DataType data)
  {
  // CheckCapacity();
  _array[_size] = data;
  _size++;
  }
  ~Stack()
  {
  cout << "~Stack()->" << _array << endl;//为了看到是否真正调用了析构
  free(_array);
  _capacity = _size = 0;
  _array = nullptr;
  }
private:
  DataType* _array;
  int _capacity;
  int _size;
};
class MyQueue
{
// 我们不需要写,构造函数和析构函数
// 默认生成的很有用
// 对于自定义类型,会自动调用它的默认构造函数和析构函数
private:
  int _size = 0;
  Stack _st1;
  Stack _st2;
};
int main()
{
  Stack st;
  MyQueue q;
  return 0;
}


发现果然正确!MyQueue 中的Stack自动调用默认的析构


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四. 小总结


看完可能觉得有点晕,在这里总结一下吧


🌊构造函数


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🌊析构函数


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五. 拷贝构造函数


那在创建对象时,可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢?


🎉概念


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


🎉特征


拷贝构造函数也是特殊的成员函数


🍅特征如下:


拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型的引用Date(const Date& d),使用传值方式会引发无穷递归调用

class Date
{
public:
    //拷贝构造 
  Date(const Date& d)
  {
  _year = d._year;
  _month = d._month;
  _day = d._day;
  }
  //构造函数
  Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1)
  {
  _year = year;
  _month = month;
  _day = day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  Date d1(2002, 3, 7);
  Date d2(d1);  //好比 Date d3 = d1;
  return 0;
}


这里const Date&常引用,最明显的原因是防止误写,导致d1被修改,但是我们不希望修改,使用加const


假如我们使用传值传参 ——


0a2653c851af460fa595bd959398a8f1.png2d65d23f6d4748949b924e4057485923.png


这里会有疑问,为什么传值传参是拷贝构造?

传值传参,就是把实参的值拷贝赋给形参,用同类型的来初始化你,其实就是一个拷贝构造


6de278e6d6694ce5bb08e7e842b7e74b.png


但是引用传参,d就是d1的一个别名,不会进入死循环


8ec4f2997fb246878c34ecd6d122b7c6.png


ps:指针也能实现,不过用起来很别扭,我们就不讲了


🧐若未显式定义,编译器会自动生成默认的拷贝构造函数。


对内置类型,会完成字节序拷贝(浅拷贝)

对自定义类型成员,会去调用它的拷贝构造

我们接下来验证一下:


编译器生成的默认构造函数,对于内置类型成员,确实完成了字节序的拷贝。也就是说像日期类这样的我们完全可以不写,默认生成的够用


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那么我们看看栈? 继续不写拷贝构造,让编译器自动生成


class Stack
{
public:
  //构造函数
  Stack(int capacity = 4)
  {
  _array = (int*)malloc(sizeof(int)* capacity);
  if (_array == nullptr)
  {
    cout << "malloc failed" << endl;
    exit(-1);
  }
  _top = 0;
  _capacity = capacity;
  }
  //析构函数
  ~Stack()
  {
  free(_array);
  _array = nullptr;
  _top = _capacity = 0;
  }
private:
  int* _array;
  int _top;
  int _capacity;
};
int main()
{
  Stack st1(10);
  Stack st2(st1);
}


发现崩溃了❌


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这是因为——


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