C++之面向对象(中)(一)

简介: C++之面向对象(中)(一)

前言

本文继续介绍C++中与面向对象相关的内容,主要介绍类的六个默认成员函数。


一、类的六个默认成员函数

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)

二、构造函数

1.构造函数的引入(概念)

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?

构造函数就能实现这一功能。

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。

2.构造函数的特性

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

特征如下:

  1. 函数名与类名相同
  2. 无返回值(void也不能有)。
  3. 对象实例化时,由编译器自动调用对应的构造函数。
  4. 构造函数可以重载

举例(定义一个日期类):

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(会被编译器误会)
  // 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();
}
  1. 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。
class Date
{
public:
//用户显式定义构造函数
  Date(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.Print();
  return 0;
}

运行结果:

运行报错:error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用。

如果将用户自定义的构造函数注释掉,即不显示定义构造函数,将会使用系统默认生成的构造函数。运行结果:

运行正常:将Date类中构造函数屏蔽后,代码可以通过编译,因为编译器生成了一个无参的默认构造函数;

  1. 编译器生成的默认成员函数,看起来没什么用。创建新Date对象调用了编译器生成的默认构造函数,但是新Date对象的_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?
    解答:C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的数据类型,如:int/char...,自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型。
    编译器生成默认的构造函数对这两种数据类型有不同的处理:
    内置类型成员不进行处理(即,仍为随机值);
    自定义类型成员调用它的构造函数
class Time
{
public:
  Time()
  {
    cout << "Time()" << endl;
    _hour = 0;
    _minute = 0;
    _second = 0;
  }
private:
  int _hour;
  int _minute;
  int _second;
};
class Date
{
private:
  // 基本类型(内置类型)
  int _year;
  int _month;
  int _day;
  // 自定义类型
  Time _t;
};
int main()
{
  Date d;
  return 0;
}

运行结果:

注意C++11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 Time
{
public:
  Time()
  {
    cout << "Time()" << endl;
    _hour = 0;
    _minute = 0;
    _second = 0;
  }
private:
  int _hour;
  int _minute;
  int _second;
};
class Date
{
private:
  // 基本类型(内置类型)
  int _year = 1970;
  int _month = 1;
  int _day = 1;
  // 自定义类型
  Time _t;
};
int main()
{
  Date d;
  return 0;
}
  1. 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。
class Date
{
public:
  Date()
  {
    _year = 1900;
    _month = 1;
    _day = 1;
  }
  Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
  {
    _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;
}

运行结果:

三、析构函数

1.析构函数的概念

通过前面构造函数的学习,我们知道一个对象创建时的初始化工作如何完成,那一个对象销毁过程中资源是如何释放的呢?

这就引入了析构函数,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资源的清理工作

2.析构函数的特性

  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。(void也不可以)
  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++编译系统自动调用析构函数
    举例(定义一个栈类):
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
  Stack(size_t capacity = 3)//构造函数
  {
    _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType)* capacity);
    if (NULL == _array)
    {
      perror("malloc申请空间失败!!!");
      return;
    }
    _capacity = capacity;
    _size = 0;
  }
  void Push(DataType data)
  {
    // 如果容量不够,则扩容CheckCapacity();
    _array[_size] = data;
    _size++;
  }
  // 其他方法...
  ~Stack()//析构函数
  {
    cout << "~Stack()" << endl;
    if (_array)
    {
      free(_array);
      _array = NULL;
      _capacity = 0;
      _size = 0;
    }
  }
private:
  DataType* _array;
  int _capacity;
  int _size;
};
void TestStack()
{
  Stack s;
  s.Push(1);
  s.Push(2);
}
int main()
{
  TestStack();
}

运行结果:

  1. 关于编译器自动生成的析构函数,是否会完成一些事情呢?
    编译器生成的默认析构函数:内置类型成员不需要资源清理自定类型成员会调用它的析构函数
typedef int DataType;
class Time
{
public:
  ~Time()//析构函数
  {
    cout << "~Time()" << endl;
  }
private:
  int _hour;
  int _minute;
  int _second;
};
class Date
{
private:
  // 基本类型(内置类型)
  int _year = 1970;
  int _month = 1;
  int _day = 1;
  // 自定义类型
  Time _t;
};
int main()
{
  Date d;
  return 0;
}

运行结果:

问:在main方法中根本没有直接创建Time类的对象,为什么最后会调用Time类的析构函数?

答:因为main方法中创建了Date对象d,而d中包含4个成员变量,其中_year, _month,_day三个是内置类型成员,销毁时不需要资源清理,最后系统直接将其内存回收即可;

_tTime类对象,所以在d销毁时,要将其内部包含的Time类的_t对象销毁,所以要调用Time类的析构函数。

但是:main函数中不能直接调用Time类的析构函数,实际要释放的是Date类对象,所以编译器会调用Date类的析构函数,而Date没有显式提供,则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数,目的是在其内部调用Time类的析构函数,即当Date对象销毁时,要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁main函数中并没有直接调用Time类析构函数,而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数。

注意:创建哪个类的对象则调用该类的析构函数,销毁那个类的对象则调用该类的析构函数

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

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