类的默认成员函数

目录

六个默认成员函数

构造函数

 构造函数的特点

内置类型构造函数代码：

 自定义类型构造函数：

析构函数

析构函数的特点： 

内置类型的析构函数 

  自定义类型的析构函数

 拷贝构造函数

拷贝构造函数的特点 

 内置类型的拷贝构造：

自定义类型的拷贝构造函数

 为什么进行传值传参时会无限递归

 深\浅拷贝

赋值运算符重载

赋值运算符重载的特点 

 内置类型的赋值运算符重载

 自定义类型的运算符重载

取地址运算符重载

const成员函数

 取地址运算符重载

构造函数深入

---

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。一个类，我们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数。

 

两点要求：

第⼀：我们不写时，编译器默认生成的函数行为是什么，是否满足我们的需求。

 

第⼆：编译器默认生成的函数不满足我们的需求，我们需要自己实现，那么如何自己实现？

 

六个默认成员函数

• 构造函数

• 析构函数

• 拷贝构造函数

• 赋值运算符重载

• 取地址运算符重载

• const取地址运算符重载

 

构造函数

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。构造函数的功能其实就是完成初始化。

 构造函数的特点

• 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。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调用时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认生成那个叫 默认构造，实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结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，初始化列表，我们下个章节再细细讲解。

 

内置类型构造函数代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date{
public:

	//无参构造函数
	Date()
	{
		_year = 2024;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}


	//带参构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//全缺省构造函数
	Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

对于内置类型，编译器不要求手动实现其构造函数，若无构造函数，编译器会自动生成构造函数，但不会初始化。 

 

 自定义类型构造函数：

#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;
	}
private:
	STDataType * _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:
	//编译器默认⽣成MyQueue的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

对于自定义类型Stack ，需要显示写出构造函数，对于用Stack实现的MyQueue，它会自动调用Stack的构造函数，不需要手动实现构造函数。

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析构函数

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实现的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。析构函数的功能就是释放资源。

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。 
•  对象生命周期结束时，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。

内置类型的析构函数 

#include<iostream>
using namespace std;
class Date{
public:
	~Date()
	{
		_year = 0;
		_month = 0;
		_day = 0;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

内置类型即使不写，编译器也会自动生成一个。 

---

  自定义类型的析构函数

#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;
	}

  // 析构函数，释放资源
 ~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:


	//编译器默认⽣成MyQueue的析构函数调⽤了Stack的析构，释放的Stack内部的资源
		// 显⽰写析构，也会⾃动调⽤Stack的析构
		/*~MyQueue()
		{}*/

	//编译器默认⽣成MyQueue的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

对于自定义类型的析构函数，像Stack类的有资源进行释放，因此需要手动实现。

 

MyQueue类，由Stack类和内置类型组成，不需要手动实现，进行析构时会直接调用Stack类的析构函数。

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 拷贝构造函数

 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。

拷贝构造函数的特点 

• 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。
• C++规定自定义类型对象进行拷贝行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。
•  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。

 内置类型的拷贝构造：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date{
public:
	// 拷贝构造函数
	Date(const Date& d)

	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};


void Func1(Date d)
{
cout << &d << endl;
d.Print();
}


Date& Func2()
{
Date tmp(2024, 7, 5);
tmp.Print();
return tmp;
}


int main()
{
    // C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥传值传参要调⽤拷⻉构造
    Date d1(2024, 7, 5);




    // 所以这⾥的d1传值传参给d要调⽤拷⻉构造完成拷⻉，传引⽤传参可以较少这⾥的拷⻉
    Func1(d1);
    cout << &d1 << endl;


    // 这⾥可以完成拷⻉，但是不是拷⻉构造，只是⼀个普通的构造
    Date d2(&d1);
    d1.Print();
    d2.Print();


    //这样写才是拷⻉构造，通过同类型的对象初始化构造，⽽不是指针
    Date d3(d1);
    d2.Print();


    // 也可以这样写，这⾥也是拷⻉构造
    Date d4 = d1;
    d2.Print();


    // Func2返回了⼀个局部对象tmp的引⽤作为返回值
    // Func2函数结束，tmp对象就销毁了，相当于了⼀个野引⽤
    Date ret = Func2();
    ret.Print();

    return 0;    
}

 

自定义类型的拷贝构造函数

Stack(const Stack& st)
{
    // 需要对_a指向资源创建同样⼤的资源再拷⻉值
    _a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * st._capacity);

    if (nullptr == _a)
    {
        perror("malloc申请空间失败!!!");
        return;
    }
    memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);
    _top = st._top;
    _capacity = st._capacity;
}

 

 为什么进行传值传参时会无限递归

C++规定自定义类型对象进行拷贝行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。

 

 深\浅拷贝

 

 浅拷贝时改变一个内容的值时会影响另一个对象，因此自定义类型应采用深拷贝，不能靠编译器自己生成。

 

赋值运算符重载

赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，用于完成 两个已经存在的对象直接的拷贝赋值，这⾥要注意跟拷贝构造区分，拷贝构造用于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。 

赋值运算符重载的特点 

• 赋值运算符重载是一个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成 const 当前类类型引用，否则会传值传参会有拷贝
• 有返回值，且建议写成当前类类型引用，引用返回可以提高效率，有返回值目的是为了支持连续赋值场景。
• 没有显式实现时，编译器会自动生成一个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载行为跟默认拷贝构造函数类似，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赋值重载函数。
•  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，编译器自动生成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现赋值运算符重载。像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器自动生成的赋值运算符重载完成的值拷贝/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，编译器自动生成的赋值运算符重载会调用Stack的赋值运算符重载，也不需要我们显示实现MyQueue的赋值运算符重载。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赋值运算符重载，否则就不需要。

 内置类型的赋值运算符重载

Date& operator=(const Date& d)
{
    // 不要检查⾃⼰给⾃⼰赋值的情况
    if (this != &d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
    // d1 = d2表达式的返回对象应该为d1，也就是*this
    return *this;
}

此处赋值运算符重载后可实现 Date d1(2023,3,2); Date d2 = d1;

 自定义类型的运算符重载

假设这里是实现 Stack中的 = 运算符重载，可能会有两个大小不一样的Stack对象

此处是直接另开一块空间，再依次完成拷贝操作

Stack& operator=(const Stack& st)
	{
	    if (this != &st)
		{
		    free(_a);
			_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * st._capacity);
		    if (nullptr == _a)
			{
			    perror("malloc申请空间失败!!!");
				return *this;
			}
	        memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);
		    _top = st._top;
		    _capacity = st._capacity;
	}
	return *this;
}

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

 

 注意此处const的用法带来的权限变化

const int  j = 1;
int i = j;
不涉及权限的放大

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
    public:
    Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    // void Print(const Date* const this) const
    void Print() const
    {
        cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
    }
    private:
        int _year;
        int _month;
        int _day;
    };
    int main()
    {
        // 这⾥⾮const对象也可以调⽤const成员函数是⼀种权限的缩⼩
        Date d1(2024, 7, 5);
        d1.Print();
        const Date d2(2024, 8, 5);
        d2.Print();
    return 0;
    }

---

 

 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，就可以直接实现一份，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;
        int _day ; // ⽇
    };

建议不修改成员变量的成员函数都建议 + const

 

构造函数深入

之前我们实现构造函数时，初始化成员变量主要使用函数体内赋值，构造函数初始化还有一种方式，就是初始化列表，初始化列表的使用方式是以一个冒号开始，接着是一个以逗号分隔的数据成员列表，每个"成员变量"后面跟一个放在括号中的初始值或表达式。

构造函数中初始化列表的实现 

class MyQueue
{
public:

// 构造函数初始化列表
	MyQueue(int n)
		:_pushst(n)
		,_popst(n)
	{}

private:
	// 成员变量声明
	Stack _pushst;
	Stack _popst;
};

int main()
{

	// 对象整体定义
	MyQueue q(1000);

	return 0;
}

---

每个成员变量在初始化列表中只能出现一次，语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地方。

引用成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型变量，必须放在初始化列表位置进行初始化，否则会编译报错。

注意此处是该类没有默认构造函数，对于MyQueue来说，它的构造函数是通过Stack的构造函数来实现的（这点前面已经提到了），要注意编译器什么情况下才会生成默认构造函数，此处是Stack的构造函数不加入缺省值。

 

class Stack
{
public:
	Stack(int n)  // 注意此处已经把  int n = 4 改为 int n
	{
		cout << "Stack(int n = 4)" << endl;

		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};


class MyQueue
{
public:
	MyQueue(int n, int& rx)
		:_pushst(n)
		,_popst(n)
		,_ref(rx)
		,_i(1)
	{
		_size = 1;
	}

private:
	// 成员变量声明
	Stack _pushst;  // 没有默认构造函数
	Stack _popst;

	int& _ref;      // 引用类型
	const int _i;   // const类型

	int _size;
};

int main()
{
	int x = 0;

	// 对象整体定义
	MyQueue q(1000, x);

	int i = 1;
	int j;
	j = 1;

	const int k = 1;

	return 0;
}

---

 

尽量使用初始化列表初始化，因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会走初始化列表，如果这个成员在声明位置给了缺省值，初始化列表会用这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值，对于没有显示在初始化列表初始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器，C++并没有规定。对于没有显示在初始化列表初始化的自定义类型成员会调用这个成员类型的默认构造函数，如果没有默认构造会编译错误。

不在初始化列表初始化的成员编译器也会走初始化列表，初始化列表位于函数名与函数体之间，编译器会先检查初始化列表，而后才会检查函数体。 

为什么不把初始化列表放到函数体中？

函数体内无法确保每个成员变量只出现一次，而初始化列表保证了每个成员变量只能出现一次。

---

C++11支持在成员变量声明的位置给缺省值，这个缺省值主要是给没有显示在初始化列表初始化的成员使用的。

#include<iostream>
using namespace std;

typedef int STDataType;
class Stack
{
	class MyQueue
	{
	public:
		MyQueue()
			:_pushst(2000)
			,_size(1)
			//, _a((int*)malloc(40))
		{
			// 尽量使用初始化列表，还需要进一步检查或处理
			// 再继续使用函数体处理
			if (_a == nullptr)
			{
				//...
			}
			else
			{
				for (size_t i = 0; i < 10; i++)
				{
					_a[i] = i;
				}
			}
		}
	private:
		// 成员变量声明
		// C++11 声明给缺省值
		Stack _pushst = 1000;
		Stack _popst = 1000;
	
		int _size = 0;
		const int _i = 1;
	
		int* _a = (int*)malloc(40);
	};
int main()
{
	int x = 0;

	// 对象整体定义
	MyQueue q();

	int i = 1;
	int j;
	j = 1;

	const int k = 1;

	return 0;
}

 

---

初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进行初始化，跟成员在初始化列表出现的的先后顺序无关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持一致。

 思考下列代码的输出结果是什么

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:
    A(int a)
    :_a1(a)
    , _a2(_a1)
    {}

    void Print() {
        cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
    }
private:
    int _a2 = 2;
    int _a1 = 2;
    };
int main()
{
    A aa(1);
    aa.Print();
}

 答案 ： 1  随机值

 注意函数成员变量中是 _a2 在 _a1前，所以扫描初始化列表时会先扫描_a2 随后才扫描_a1。

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总结

注意初始化列表的使用条件。