类和对象(中)默认成员函数(构造,析构,拷贝)

类的默认成员函数

默认成员函数是用户没有显示实现,编译器自动生成的成员函数称为默认成员函数。一个类中默认成员函数有6种。C++11以后还会增加两个默认成员函数,移动构造和移动赋值,这个我们以后再讲解。我们主要从2个方面去学习每种函数:
1.自动生成时,每种函数的行为是什么,能否满足我们的需求。
2.自动生成的函数不满足我们的要求时,我们该如何实现。

在这里插入图片描述

1.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。构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能,构造函数⾃动调⽤的
特点就完美的替代的了Init。
构造函数的特点
1.函数名与类名相同。
2.没有返回值(前面什么都不需要加,c++规定)
3.在实例化对象时自己调用
4.构造函数可以重载
5.如果没有在类中显示实现,c++编译器会自动生成一个无参默认构造函数,若用户自己实现,编译器就不会自动实现。
6.无参构造函数,全缺省构造函数和默认生成构造函数函数,都认为是默认构造函数。但三者是相互矛盾的,首先是一
二和第三种,第一种和第二种在不传参时编译器会有矛盾,三种只能出现一种。
7.如果我们不写,用系统默认的,在类的变量是内置类型并且对初始化无要求(无逻辑要求)时是可以满足的,初始化看编译器。但如果是自定义类型的成员函数会,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,我们以后再细细讲解。

#include<iostream>
using namespace std;

class Data
{
public:
	//1.无参默认构造函数
	Data()
	{
		_year = 2025;
		_mouth = 7;
		_day = 1;
	}

	//2.含参
	Data(int year, int mouth, int day)
	{
		_year = year;
		_mouth = mouth;
		_day = day;
	}

	//3.全缺省
	/*Data(int year = 2025, int mouth = 7, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_mouth = mouth;
		_day = day;
	}*/

	void print()
	{
		cout << _year << " " << _mouth << " " << _day << endl;
	}



private:
	int _year;
	int _mouth;
	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 
	Data d1;
	Data d2(2025, 7, 1);
	Data d3;

	d1.print();
	d2.print();//若注释第2个构造函数会导致2无匹配构造函数
	d3.print();

	return 0;
}
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (_arr == nullptr)
		{
			perror("开辟空间失败");
			return;
		}
		capacity = n;
		top = 0;
	}

	void print()
	{
		cout << &_arr << " " << capacity << " " << top << endl;
	}

private:
	int* _arr;
	int capacity;
	int top;
};

class myqunue
{
public:
	//在自定义类型下,编译器调用了Stack的构造,完成了两个成员的初始化
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

int main()
{
	Stack st;
	st.print();
	myqunue qu;

	return 0;
}

如果在stack中用编译器自定义的会导致栈逻辑错误,野指针等。

2.析构函数

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。
析构函数的特点
1.析构函数名是在类名前加~。
2.⽆参数⽆返回值。(这⾥跟构造类似,也不需要加void)
3. 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。
4. 对象⽣命周期结束时,系统会⾃动调⽤析构函数。
5. 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。
6. 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。
7. 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(默认生成析构函数无法自动释放内置类型成员申请的资源(如动态内存),因此当类涉及资源管理时,必须显式定义析构函数,手动释放资源,避免泄漏。)如Stack。
8. ⼀个局部域的多个对象,C++规定后定义的先析构。

class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (_arr == nullptr)
		{
			perror("开辟空间失败");
			return;
		}
		capacity = n;
		top = 0;
	}
	~Stack()
	{
		free(_arr);
		_arr = nullptr;
		capacity = 0;
		top = 0;
	}

	void print()
	{
		cout << &_arr << " " << capacity << " " << top << endl;
	}

private:
	int* _arr;
	int capacity;
	int top;
};

class myqunue
{
public:
	//在自定义类型下,编译器调用了Stack的构造,完成了两个成员的初始化
	//编译器默认⽣成myqunue的析构函数调⽤了Stack的析构,释放的Stack内部的资源
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

int main()
{
	Stack st;
	st.print();
	myqunue qu;

	return 0;
}

3.拷贝构造函数

若一个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用,并且任何额外的参数都有默认值,这种构造函数称为拷贝构造函数,
也就是说拷贝构造函数是特殊的构造函数。(用于通过已存在的对象创建新对象)
拷贝构造的特点
1.拷贝构造是构造函数的重载(若存在额外参数,必须全部有默认值否则编译器无法区分普通构造函数和拷贝构造函数)
2.拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型的引用,如果使用传值会直接报错,因为会在语法逻辑上产生无限递归。
(若拷贝函数为传参调用,则每次调用拷贝函数都要传值传参,传值传参是一种拷贝,又形成了拷贝函数,导致无限递归)
3. C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造,所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉
构造完成。(自定义类型无法像 int 等内置类型一样直接按位复制)
4.若未显式定义拷⻉构造,编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成
员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉),对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构
造。
5.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⻉构造就可以完
成需要的拷⻉,所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。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⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求,所以需要我们
⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。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⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造,也不需要我们显⽰实现MyQueue的拷⻉构造。
在这里插入图片描述
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6.传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造,传值引⽤返回,返回的是返回对象的别名(引⽤),没
有产⽣拷⻉。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
拷⻉,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。

class Data
{
public:
	Data(int year = 2025, int mouth = 7, int day = 1)
	{
		_year = 2025;
		_mouth = 7;
		_day = 1;
	}

	Data(const Data& da)//1.这里要用引用传参    2.加const是因为传过来的值不允许改变
	{
		_year = da._year;
		_mouth = da._mouth;
		_day = da._day;
	}

	Data(Data* d)
	{
		_year = d->_year;
		_mouth = d->_mouth;
		_day = d->_day;
	}

	void print()
	{
		cout << _year << "-" << _mouth << "-" << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _mouth;
	int _day;
};

void func1(Data d)
{
	cout << &d << endl;
	d.print();
}

Data& func2()
{
	Data tmp(2025, 7, 1);
	tmp.print();
	return tmp;
}


int main()
{
	Data d1(2025, 7, 1);
	func1(d1);
	cout << &d1 << endl;//深拷贝地址不同

	Data d2(d1);//拷贝函数
	d2.print();

	Data d3 = d1;//拷贝函数的另一种写法
	d3.print();

	Data d4(&d1);//就是普通的构造函数
	d4.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
	Data ret = func2();
	ret.print();

}
class Stack
	{
	public:
		Stack(int n = 4)
		{
			_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
			if (_arr == nullptr)
			{
				perror("开辟空间失败");
				return;
			}
			capacity = n;
			top = 0;
		}

		Stack(const Stack& s)
		{
			_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * s.capacity);//重新开辟一个空间
			if (_arr == nullptr)
			{
				perror("开辟空间失败");
				return;
			}
			memcpy(_arr, s._arr, sizeof(int)* s.top);
			capacity = s.capacity;
			top = s.top;
		}


		void Push(int x)
		{
			if (top == capacity)
			{
				int newcapacity = capacity * 2;
				int* tmp = (int*)realloc(_arr, newcapacity *sizeof(int));
				if (tmp == NULL)
				{
					perror("realloc fail");
					return;
				}
				_arr = tmp;
				capacity = newcapacity;
			}
			_arr[top++] = x;
		}


		~Stack()
		{
			free(_arr);
			_arr = nullptr;
			capacity = 0;
			top = 0;
		}
	
		void print()
		{
			cout << &_arr << " " << capacity << " " << top << endl;
		}
	
	private:
		int* _arr;
		int capacity;
		int top;
	};
	
	class myqunue
	{
	public:
		
	private:
		Stack pushst;
		Stack popst;
	};
	
	int main()
	{
		Stack st;
		st.Push(1);
		st.Push(2);
		// Stack不显⽰实现拷⻉构造,⽤⾃动⽣成的拷⻉构造完成浅拷⻉ 
        // 会导致st1和st2⾥⾯的_a指针指向同⼀块资源,析构时会析构两次,程序崩溃 
		Stack st2 = st;
		myqunue qu;
		myqunue qu2 = qu;//用了成员Stack的拷贝函数
	
		return 0;
	}
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