【C++】掌握C++类的六个默认成员函数:实现高效内存管理与对象操作(二)

简介: 【C++】掌握C++类的六个默认成员函数:实现高效内存管理与对象操作

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4.4 浅拷贝与深拷贝

4.4.1 浅拷贝

若未显示定义,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照内存存储按字节序完成拷贝,这种拷贝叫做浅拷贝(值拷贝)

class Time
{
public:
    Time()
    {
        _hour = 1;
        _minute = 1;
        _second = 1;
    }
Time(const Time& t)
{
    _hour = t._hour;
    _minute = t._minute;
    _second = t._second;
    cout << "Time::Time(const 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 d1;
    // 用已经存在的d1拷贝构造d2,此处会调用Date类的拷贝构造函数
    // 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数,则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构造函数
    Date d2(d1);
return 0;
}

拷贝构造是构造函数一种特殊形式,如果存在拷贝构造,编译器不会默认生成构造函数。但是可以使用函数名 = default强制编译器生成,但是此场景在大多数在类中类。

拷贝构造对于内置类型和自定义类型处理方式:

  • 内置类型按照字节方式直接拷贝
  • 自定义类型是调用其他拷贝构造函数完成拷贝

4.4.2 深拷贝

既然编译器默认生成的默认拷贝构造,本身可以实现内置类型按照字节方式直接拷贝,那么自己是否还需要实现显式拷贝构造吗?

在不同场景下,有不同场景的处理办法。接下来如果继续使用浅拷贝程序就会崩溃掉,就需要使用深拷贝解决。

typedef int DataType;
class Stack
{
    public:
    Stack(size_t capacity = 10)
    {
        _array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
        if (nullptr == _array)
    {
    perror("malloc申请空间失败");
    return;
    }
        _size = 0;
    _capacity = capacity;
}
    
void Push(const DataType& data)
{
    // CheckCapacity();
    _array[_size] = data;
    _size++;
}
~Stack()
{
    if (_array)
    {
        free(_array);
        _array = nullptr;
        _capacity = 0;
        _size = 0;
    }
}
private:
    DataType *_array;
    size_t _size;
    size_t _capacity;
};
int main()
{
    Stack s1;
    s1.Push(1);
    s1.Push(2);
    s1.Push(3);
    s1.Push(4);
    Stack s2(s1);
    return 0;
}

报错原因:从图中来看,两个对象同时指向同一块空间,当对同一块空间重复析构就会报错。

由于浅拷贝是按照字节方式直接拷贝,所以只需对于array深拷贝处理,开辟等大空间,更换指向。对此解决两个对象指向同一块空间的问题,在生命周期结束时,会自动调用对应析构函数释放资源(数据拷贝到新空间,将指向转为指向新空间)

Stack(const Stack& st)
{
    _array = (DataType*)malloc(st._capacity * sizeof(DataType));
    if (nullptr == _array)
    {
        perror("malloc申请空间失败");
        return;
    }
    memcpy(_array, st._array, st._size * sizeof(DataType));//要记得把原来的数据拷贝过去
    _size = st._size;
    _capacity = st._capacity;
}

关于是否显示写拷贝构造函数

  • 类中没有涉及资源申请,拷贝构造是否写都是可以
  • 类中一旦涉及资源申请,拷贝构造一定要写,否则就是浅拷贝

4.5 拷贝构造函数典型调用场景

  1. 使用已存在对象创建新对象
  2. 函数参数类型为类类型对象
  3. 函数返回值类型为类类型对象
class Date
{
public:
    Date(int year, int minute, int day)
    {
        cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
    }
    Date(const Date& d)
    {
        cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
    }
    ~Date()
    {
        cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
Date Test(Date d)
{
    Date temp(d);
    return temp;
}
int main()
{
    Date d1(2022,1,13);
    Test(d1);
    return 0;
}

为了提高程序效率,一般对象传参时,尽量使用引用类型,返回时根据实际场景,能用引用尽量使用引用。


五、运算符重载

关于给函数取名这件事。如果需要实现一个函数,就需要为函数起名字,这件事情很依赖写代码人的素养。

5.1 运算符重载函数概念

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(不用我们取名字),也是具其返回值类型,函数名字以及参数列表,其返回值类型与参数列表于普通的函数类似

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)

该函数注意点:

  • 不能通过连接其他符号来创建新的操作符:比如operator@(需要是C/C++语法中存在)
  • 重载操作符必须有一个类类型参数(不能去重载运算符改变内置类型的行为)
  • 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
  • 作为类成员函数重载时,其形参看起来比操作数数目少一个,因为成员函数的第一个参数为隐藏的this指针
  • .* :: sizeof ?: .注意以上运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现(注意第一个不是*, *是可以重载的)
  • 并不是运算符都是需要重载的,需要看是否有存在的意义,参数部分需要对应顺序

5.2 运算符重载使用场景

祖师爷设置运算符重载的长期目标:自定义类型也可也使用运算符,同时这里编译器可以调用这两个对象,是原因存在this指针。但是可以更简单就是下面的写法(效果是等价的,同时注意优先级的问题)

class Date
{
public:
  Date(int year = 2024, int month = 3, int day = 9)
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
//private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
bool operator==(const Date& x, const Date& y)
{
  return x._year == y._year
    && x._month == y._month
    && x._day == y._day;
}
bool operator<(const Date& x, const Date& y)
{
  if (x._year < y._year)
  {
    return true;
  }
  else if (x._year == y._year)
  {
    if (x._month < y._month)
    {
      return true;
    }
    else if (x._month == y._month)
    {
      return x._day < y._day;
    }
  }
  return false;
};

在 C++ 中,d1 < d2operator<(d1, d2) 之间,它们涉及不同的概念和语法。d1 < d2是调用d1.operator(d2)operator<(d1, d2)调用非成员函数。

5.3 访问类内成员

以上可以访问到类内成员,是由于注释了private访问限定符。如果类外面不能随便访问成员,有什么办法可以解决呢?

两种解决办法:

  • 在类中提供Get函数 int Getname(){return _name};
  • 在类里面定义该函数,就可以使用类内成员

这里采用第二种方式:

在类里面定义该函数,这样子该函数有隐含this指针,只需要传一个参数就行。就可以这样子写d1.operator<(d2)等价于operator(const this*d1,d2),同时在类内部定义就可以使用private去保护成员变量,完成了封装。

关于这两种写法都是可以的,编译器知道会调用这个函数。并且第一种写法不会转为第二种写法再调用,而是直接调用对应的函数,中间步骤省略


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