C++ 类和对象(2)

目录

一、类的默认成员函数 

二、构造函数

三、析构函数

四、拷贝构造函数

五、赋值运算符重载

1.运算符重载

2.赋值运算符重载

六、取地址运算符重载

1.const成员函数

2.取地址运算符重载


一、类的默认成员函数 

默认成员函数是用户没有显示实现,编译器会自动生成的成员函数就是默认成员函数。一个类,我们不写,编译器会默认生成6个默认成员函数,接下来我们会一一来讲解。C++11以后新增了两个默认成员函数,这篇文章也不涉及先。

我们在学习默认成员函数时,要从下面两个方面来研究函数:

一:我们不写的话,编译器默认生成的函数行为是什么?是否满足我们的要求。

二:编译器默认生成的函数不满足我们的要求,我们需要自己实现,那么我们如何实现?

二、构造函数

构造函数是特殊的成员函数,值得一提的是,虽然名字叫构造函数,但功能上并不是开空间创建对象(我们常使用的局部对象,在栈帧创建时空间就开好了),而是给对象实例化时初始化对象。构造函数自动调用的特点完美的替代了以往Date等类的Init初始化函数。

构造函数的特点

  • 构造函数函数名与类名相同
  • 无返回值
  • 函数实例化会自动调用对应的构造函数
  • 构造函数可以重载
  • 如果类中没有显示定义构造函数,编译器会自动生成一个无参的默认构造函数,一旦用户显示定义编译器不再生成。
  • 无参构造函数,全缺省构造函数,编译器自动生成的默认构造函数我们称为默认构造函数。这三个函数只能存在一种, 不能同时存在。无参和全缺省的构造函数虽然构成函数重载,但在之前文章中我们讲过,在调用的时候存在歧义。总结一下,不传参数就可以调用的构造就叫默认构造。
  • 编译器生成的默认构造函数,对内置类型(C++把类型分成内置类型(int/char/等)和自定义类型(自己用class/struct定义的类型))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。对于自定义类型则会调用对应的默认构造函数来初始化

大部分情况下都需要我们自己去定义构造函数,但有种情况我们不需要自己定义就是刷题时遇到的:两个栈实现一个队列,大概代码如下:(省去了Stack的代码)

#include<iostream>
class Stack {
	//...Stack代码
};

class MyQueue {
public:

private:
	Stack pushst;
	Stack popst;

};

int main() {
	MyQueue mq;
}

MyQueue在创建的时候,会自动调用Stack对应的构造函数,所以我们在MyQueue就不需要写它的构造函数了。

三、析构函数

析构函数与构造函数作用相反,不是用与对对象本身进行销毁,而是对对象资源的清理释放工作。C++规定对象在销毁前会自动调用析构函数,完成对象资源的清理。类似于Stack中的Destroy函数,而对于Date类,没有对资源的申请,严格来说不需要析构函数。

析构函数的特点

  • 析构函数名是在类名前加~
  • 无参数无返回值
  • 一个类只能有一个析构函数,如果没有显示定义,系统会默认生成析构函数。
  • 对象生命周期结束会自动调用析构函数。
  • 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,而自定义类型自动调用其对应的析构函数。
  • 即使我们写了析构函数,对于自定义类型成员仍会自动调用其析构函数,也就是无论如何自定义类型都会自动调用析构函数。
  • 如果类没有申请资源,析构函数可以不写,直接使用编译器自己生成的析构函数。对于MyQueue也不需要写析构,会自动调用其成员变量的析构函数,有资源申请的一定要自己写析构函数,否则会造成资源的泄露。
  • 一个局部域的多个对象,先构造的后析构

四、拷贝构造函数

如果一个构造函数的第一个参数必须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的对象的引用,使用传值方式编译器直接报错,因为语法逻辑上会产生无穷递归调用。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,后面的参数必须有默认值。
  • 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。
  • 若未显示拷贝构造,编译器会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,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。但是像Stack这样的类,虽然也都是内置类型,但是其中指针指向了资源,所以编译器自动生成的拷贝构造函数完成的值拷贝/浅拷贝不符合需求,所以需要我们自己显示实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。但是像MyQueue这样的类型内部成员变量主要是自定义类型,所以会自动调用自定义类型成员变量的拷贝构造。总结来说,如果一个类显示实现析构并释放资源,那么他就需要显示写拷贝构造,否则不需要。
  • 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。

五、赋值运算符重载

1.运算符重载

  • 当运算符被用于类类型对象时,C++允许我们通过运算符重载的形式指定运算符新的含义。C++规定类类型对象使用运算符时,必须调用对应的运算符重载,若没有对应的运算符重载,则会编译报错。
  • 运算符重载是具有特殊名字的函数,他的格式是由operator和后面添加的运算符组成的。和其他函数一样,它也具有返回类型和列表参数以及函数体。
  • 重载运算符函数拥有的参数与其运算符作用的对象一样多。一元运算符有一个参数,二元运算符有两个参数,以此类推。二元运算符的左侧运算对象传给第一个参数,右侧传给第二个参数。
  • 如果一个重载运算符函数是成员函数,则它的第一个对象默认传给隐藏的this指针,因此重载运算符作为成员函数,参数比运算对象少一个。
  • 运算符重载后,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,例如operator@。
  • .*  ::  sizeof  ?:  .  注意以上5个操作符不能被重载。
  • 重载操作符的参数至少有一个类类型参数,不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义。
  • 一个类需要重载哪些运算符,是看哪些运算符重载后有意义,比如Date类的话重载日期-日期有意义,判断两个日期间隔多少天,而日期+日期则没有意义。
  • 重载++运算符时,分为前置++和后置++,运算符重载格式都是operator++不好区分,所以C++规定,后置++重载时,增加一个int形参,跟前置++构成函数重载,方便区别。
  • 重载<<和>>时候,需要重载成全局函数,因为如果重载称为成员函数,第一个参数会被this指针抢占,第一个形参位置是左侧运算对象,调用时就变成了 对象<<cout,不符合习惯也没有可读性。重载为全局函数把ostream/istream放在第一个形参位置就可以了,第二个参数位置当类类型对象。

2.赋值运算符重载

赋值运算符重载是一个默认成员函数,用于两个已经存在的对象直接拷贝赋值,跟拷贝构造区分开来,拷贝构造是用于一个对象拷贝给一个正要创建的对象

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当前类类型的引用,否则传值传参会有拷贝
  • 有返回值,且建议写成类类型的引用,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的场景
  • 如果没有显示实现赋值运算符重载,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,对内置类型成员进行浅拷贝/值拷贝,对自定义类型则会调用其对应的赋值运算符重载函数。
  • 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MvOueue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。

六、取地址运算符重载

1.const成员函数

  • 将const修饰的成员函数称为const成员函数,就是将const添加到成员函数参数列表的后面
  • const实际上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。在Date类中const修饰成员函数本质是将隐含的this指针由Date* const this变为const Date* const this

2.取地址运算符重载

取地址运算符分为普通取地址运算符和const取地址运算符重载,一般来说默认生成的够用了不需要我们自己去实现。

Date*operator&() {
return this;
}

const Date* operator&() const
{
return this;
}

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