【C++】类和对象----默认成员函数

类的默认成员数

默认成员函数就是用户没有显式实现,编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数。总共有六个默认构造函数。
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构造函数

定义

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(我们常使用的局部对象是栈帧创建时,空间就开好了),而是对象实例化时初始化对象,也就是初始化对象,并且构造函数会自动调用并不用显示的去调用。

特点

  • 函数名与类名相同。
  • 无返回值。 (返回值啥都不需要给,也不需要写void,不要纠结,C++规定如此)
  • 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。
  • 构造函数可以重载。
  • 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。
  • 无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认生成的构造函数,都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有一个存在,不能同时存在。总结一下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。
  • 我们不写,编译器默认生成的构造,对内置类型成员变量的初始化没有要求,也就是说是否初始化是不确定的,看编译器。对于自定义类型成员变量,要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量,没有默认构造函数,那么就会报错,我们要初始化这个成员变量,需要用初始化列表才能解决。
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	// 1.⽆参构造函数
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	// 2.带参构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	// 3.全缺省构造函数
	/*Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	}*/
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	// 如果留下三个构造中的第⼆个带参构造,第⼀个和第三个注释掉
	// 编译报错:error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可⽤
	Date d1; // 调⽤默认构造函数
	Date d2(2025, 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,否则编译器⽆法
	// 区分这⾥是函数声明还是实例化对象
	// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调⽤原型函数(是否是有意⽤变量定义的?)
	Date d3();
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

析构函数

定义

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,比如局部对象是存在栈帧的,函数结束栈帧销毁,他就释放了,不需要我们管,C++规定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释放工作
析构函数的功能类比我们之前Stack实现Destroy功能,而像Date没有Destroy,其实就是没有资源需要释放,所以严格说Date是不需要析构函数的。

特点

  • 析构函数名是在类名前加上字符 ~
  • 无参数无返回值。 (这里跟构造类似,也不需要加void)
  • 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。
  • 对象生周期结束时,系统会自动调用析构函数。
  • 跟构造函数类似,我们不写编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理,自定类型成员会调用他的析构函数。
  • 还需要注意的是我们显示写析构函数,对于自定义类型成员也会调用他的析构,也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用析构函数。
  • 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,如Date;如果默认生成的析构就可以用,也就不需要显示写析构,如MyQueue;但是有资源申请时,一定要自己写析构,否则会造成资源泄漏,如Stack。
  • 一个局部域的多个对象,C++规定后定义的先析构
  • 析构函数不可以重载
    C++实现栈与队列的析构函数(运行可知不需要显示调用析构函数,程序可以自行调用)
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}

	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}

private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};

// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

int main()
{
	Stack st;
	MyQueue mq;

	return 0;
}

拷贝构造函数

定义

如果一个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用,且任何额外的参数都有默认值,则此构造函数也叫做拷贝构造函数,也就是说拷贝构造是一个特殊的构造函数。

特点

  • 拷贝构造函数是构造函数的一个重载
  • 拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用,使用传值方式编译器直接报错,因为语法逻辑上会引发无穷递归调用。 拷贝构造函数也可以多个参数,但是第一个参数必须是类类型对象的引用,后面的参数必须有缺省值
    如下图拷贝非法构造形式引发的错误:Date(Date d)
    在这里插入图片描述
    正确的类型:
    在这里插入图片描述
    即使使用的正确的类型也会出现返回局部变量的地址或临时:tmp,有前面的知识可以知道,C++中临时对象具有常性,而Date(Date &d)不具有常性,因而出现了权限放大,从而需要在拷贝构造的形参加上const。
    在这里插入图片描述
    或者说有的人可能会想到把引用换成指针,如果这样是构造但不是拷贝构造。
  • C++规定自定义类型对象进行拷为必须调用拷贝构造,所以这里自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造完成。
  • 若未显式定义拷贝构造,编译器会生成自动生成拷贝构造函数。自动生成的拷贝构造对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(一个字节一个字节的拷贝),对自定义类型成员变量会调用他的拷贝构造。
  • 深拷贝:拷贝不仅时值拷贝,也会拷贝空间(再开一块新空间)
    在这里插入图片描述
  • 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源,编译器自动生成的拷贝构造就可以完成需要的拷贝,所以不需要我们显示实现拷贝构造。像Stack这样的类,虽然也都是内置类型,但是==_a 指向了资源 ,编译器自动生成的拷贝构造完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求,所以需要我们自己实现深拷贝==(对指向的资源也进行拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型Stack成员,编译器自动生成的拷贝构造会调用Stack的拷贝构造,也不需要我们显示实现MyQueue的拷贝构造。这里还有⼀个小技巧,如果一个类显示实现了析构并释放资源,那么他就需要显示写拷贝构造,否则就不需要
  • 传值返回会产生⼀个临时对象调用拷贝构造,传值引用返回,返回的是返回对象的别名(引用),没有产生拷贝。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象,函数结束就销毁了,那么使用引用返回是有问题的,这时的引用相当于⼀个野引用,类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷贝,但是⼀定要确保返回对象,在当前函数结束后还在,才能用引用返回。

赋值运算符重载

运算符重载

  • 当运算符被用于类类型的对象时,C++语言允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定类类型对象使用运算符时,必须转换成调用对应运算符重载,若没有对应的运算符重载,则会编译报错
    在这里插入图片描述

  • 运算符重载是具有特殊名字的函数,他的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数一样,它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

  • 重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数,⼆元运算符有两个参数,二元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数,右侧运算对象传给第⼆个参数。
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  • 如果一个重载运算符函数是成员函数则它的第一个运算对象默认传给隐式的this指针因此运算符重载作为成员函数时,参数比运算对象少一个。因为有一个是隐含的this指针,成员函数就要少一个。
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  • 运算符重载以后,其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。

  • 不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符:⽐如operator@。

  • .* 、::、sizeof 、?: 、. 、 注意以上5个运算符不能重载。

  • 重载++运算符时,有前置++和后置++,运算符重载函数名都是operator++,无法很好的区分。
    C++规定,后置++重载时,增加⼀个int形参,跟前置++构成函数重载,方便区分。
    在这里插入图片描述

取地址运算符重载

const成员函数

  • 将const修饰的成员函数称之为const成员函数,const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。
  • const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。const 修饰Date类的Print成员函数,Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this。

取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载,一般这两个函数编译器自动生成的就可以够我们用了,不需要去显示实现。除非一些很特殊的场景,比如我们不想让别⼈取到当前类对象的地址,就可以自己实现⼀份,胡乱返回⼀个地址。

class Date
{
 public :
 Date* operator&()
 {
 return this;
 // return nullptr;
 }

 const Date* operator&()const
 {
 return this;
 // return nullptr;
 }
 private :
 int _year ; // 年
 int _month ; // ⽉
 int _day ; // ⽇
 };
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