[C++] 类与对象(中)类中六个默认成员函数(1)下

简介: [C++] 类与对象(中)类中六个默认成员函数(1)下

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。

我们画图来看一下:

栈中的析构函数就代替了栈的销毁:



class Stack
{
public:
  Stack(int n = 4)
  {
    if (n == 0)
    {
      _a = nullptr;
      _top = -1;
      _capacity = 0;
    }
    else
    {
      int* tmp = (int*)realloc(_a, sizeof(int) * n);
      if (tmp == nullptr)
      {
        perror("realloc fail");
        exit(-1);
      }
      _a = tmp;
      _top = -1;
      _capacity = n;
    }
  }
  ~Stack()
  {
    free(_a);
    _a = nullptr;
    _top = _capacity = 0;
  }
  //void Destort()
  //{
  //  free(_a);
  //  _a = nullptr;
  //  _top = _capacity = 0;
  //}
  void Push(int n)
  {
    if (_top + 1 == _capacity)
    {
      int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;
      int* tmp = (int*)realloc(_a, sizeof(int) * newcapacity);
      if (nullptr == tmp)
      {
        perror("realloc fail:");
        exit(-1);
      }
      _a = tmp;
      _capacity = newcapacity;
    }
    _a[_top++] = n;
  }
  int Top()
  {
    return _a[_top];
  }
  void Pop()
  {
    assert(_top > -1);
    _top--;
  }
  bool Empty()
  {
    return _top == -1;
  }
private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;
};
class MyQueue
{
private:
  Stack _pushst;
  Stack _popst;
};

对于栈这样的,我们析构函数代替了销毁函数,析构函数会自动调用,以前我们需要手动调用销毁函数的接口,现在不用调用了。

因此,构造函数和析构函数最大的优势是自动调用。

4、拷贝构造函数

4.1 拷贝构造函数的概念

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。

4.2 特征

拷贝构造函数也是特殊的成员函数,其特征如下:

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同类型对象的引用,使用传值方式编译器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,这种拷贝叫做浅拷贝,或者值拷贝。


拷贝构造就像是复制粘贴一样。


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会引发无穷递归调用。


传值拷贝会发生无穷递归,我们来写一个拷贝构造函数。

class Date
{
public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  //拷贝构造
  Date(Date d)
  {
    _year = d._year;
    _month = d._month;
    _day = d._day;
  }
  void Print()
  {
    cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
  }
  ~Date()
  {
    _year = 0;
    _month = 0;
    _day = 0;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
void func(Date d)
{
  d.Print();
}
int main()
{
  Date d1(2023, 8, 2);
  func(d1);
    return 0;
}

内置类型的拷贝是直接拷贝,自定义类型的拷贝要调用拷贝构造完成。

在vs2019中,传值传参编译器会报错:

因此,我们要是写拷贝构造函数,形参必须是同类型的引用:

引用是给变量起别名,析构自动调用的顺序是后定义先析构,拷贝的时候d1还没有析构,因此是可以使用引用的,这样就不会导致递归拷贝了。

我们将写的拷贝构造函数屏蔽掉,看看会如何:

class Date
{
public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  //拷贝构造
  //Date(Date& d)
  //{
  //  _year = d._year;
  //  _month = d._month;
  //  _day = d._day;
  //}
  void Print()
  {
    cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
  }
  ~Date()
  {
    _year = 0;
    _month = 0;
    _day = 0;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  Date d1(2023, 8, 2);
  Date d2(d1);
  d2.Print();
    return 0;
}

运行结果:

我们发现,如果我们不写,还是能实现拷贝,这是因为我们不写,编译器默认生成一个拷贝构造函数,对于日期类这样的浅拷贝,默认生成的构造函数是可以实现拷贝的。

我们再来看栈的拷贝构造:

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
  Stack(int n = 4)
  {
    if (n == 0)
    {
      _a = nullptr;
      _size = -1;
      _capacity = 0;
    }
    else
    {
      int* tmp = (int*)realloc(_a, sizeof(int) * n);
      if (tmp == nullptr)
      {
        perror("realloc fail");
        exit(-1);
      }
      _a = tmp;
      _size = -1;
      _capacity = n;
    }
  }
  //拷贝构造
  Stack(Stack& s)
  {
    _a = s._a;
    _size = s._size;
    _capacity = s._capacity;
  }
  ~Stack()
  {
    free(_a);
    _a = nullptr;
    _size = _capacity = 0;
  }
  void Push(int n)
  {
    if (_size + 1 == _capacity)
    {
      int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;
      int* tmp = (int*)realloc(_a, sizeof(int) * newcapacity);
      if (nullptr == tmp)
      {
        perror("realloc fail:");
        exit(-1);
      }
      _a = tmp;
      _capacity = newcapacity;
    }
    _a[_size++] = n;
  }
  int Top()
  {
    return _a[_size];
  }
  void Pop()
  {
    assert(_size > -1);
    _size--;
  }
  bool Empty()
  {
    return _size == -1;
  }
private:
  int* _a;
  int _size;
  int _capacity;
};
int main()
{
  Stack s1;
  Stack s2(s1);
    return 0;
}

我们这里为栈写的拷贝构造,我们来试一下拷贝构造:

这里为什么引发了异常呢?

我们调试看看:


这里我们可以看到,s1的_a与s2的_a地址是一样的,当s2拷贝完后就会析构,s2的_a被释放掉后,s1还会再调用一次析构函数,这时再去释放_a,_a的空间已经被释放过了,就会引发空指针异常的问题。


因此,对于有空间申请的对象,在写拷贝构造的时候必须要深拷贝。


我们来改正代码:

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
  Stack(int n = 4)
  {
    if (n == 0)
    {
      _a = nullptr;
      _size = -1;
      _capacity = 0;
    }
    else
    {
      int* tmp = (int*)realloc(_a, sizeof(int) * n);
      if (tmp == nullptr)
      {
        perror("realloc fail");
        exit(-1);
      }
      _a = tmp;
      _size = -1;
      _capacity = n;
    }
  }
  //拷贝构造
  Stack(Stack& s)
  {
    cout << "Stack(Stack& s)" << endl;
    //深拷贝
    _a = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * s._capacity);
    if (nullptr == _a)
    {
      perror("malloc fail:");
      exit(-1);
    }
    memcpy(_a, s._a, sizeof(DataType) * (s._size+1));
    _size = s._size;
    _capacity = s._capacity;
  }
  ~Stack()
  {
    free(_a);
    _a = nullptr;
    _size = _capacity = 0;
  }
  void Push(int n)
  {
    if (_size + 1 == _capacity)
    {
      int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;
      int* tmp = (int*)realloc(_a, sizeof(int) * newcapacity);
      if (nullptr == tmp)
      {
        perror("realloc fail:");
        exit(-1);
      }
      _a = tmp;
      _capacity = newcapacity;
    }
    _a[_size++] = n;
  }
  int Top()
  {
    return _a[_size];
  }
  void Pop()
  {
    assert(_size > -1);
    _size--;
  }
  bool Empty()
  {
    return _size == -1;
  }
private:
  int* _a;
  int _size;
  int _capacity;
};

运行结果:

结:像Date这样不需要我们实现拷贝构造,默认生成的就可以用;Stack需要我们自己实现深拷贝的拷贝构造,默认生成的会出问题;对于成员全是自定义类型的也不需要写拷贝构造,会调用自定义类型的拷贝构造函数。

引申:



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