C++类和对象基础-CSDN博客
https://blog.csdn.net/lh11223326/article/details/136834917?spm=1001.2014.3001.5501
目录
1.构造函数
概念
特性
2.析构函数
概念
特性
3.拷贝构造函数
概念
特征
4.赋值运算符重载（构造实现）
运算符重载
赋值运算符重载
前置++和后置++重载
5.const成员函数
6.取地址及const取地址操作符重载
如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。如:class Date{};
任何类在什么都不写时，编译器会自动生成6个默认成员函数。
默认成员函数：用户没有显示实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。
1.构造函数
概念
构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同，创建类类型对象时由编译器自动调用，以保证每个数据成员都有一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次。
先来看看如下Date类:
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Init(2022, 7, 5);
d1.Print();
Date d2;
d2.Init(2022, 7, 6);
d2.Print();
return 0;
}特性
构造函数是特殊的成员函数，需要注意，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，而是初始化对象。
其特征如下:
- 函数名与类名相同。
- 无返回值。
- 对象实例化编译器自动调用对应的构造函数。
- 构造函数可以重载。可以使用缺省参数，但是有时会存在歧义。
class Date { public: // 1.无参构造函数 Date() {} // 2.带参构造函数 Date(int year, int month, int day) { _year = year; _month = month; _day = day; } private: int _year; int _month; int _day; }; void TestDate() { Date d1; // 调用无参构造函数 Date d2(2015, 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，否则就成了函数声明 // 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象 // 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(); } - 如果类中没有显示定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显示定义编译器将不再生成。
class Date { public: /* // 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成 Date(int year, int month, int day) { _year = year; _month = month; _day = day; } */ void Print() { cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { // 将Date类中构造函数屏蔽后，代码可以通过编译，因为编译器生成了一个无参的默认构造函数 // 将Date类中构造函数放开，代码编译失败，因为一旦显式定义任何构造函数，编译器将不再生成 // 无参构造函数，放开后报错：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用 Date d1; return 0; } - 在不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数，但是看起来默认构造函数又没有什么用，d对象调用了编译器生成的默认构造函数，但是d对象_year/month/_day,依旧是随机值，难道这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用吗？，其实C++把类型分成内置类型(基本类型：int/double.....指针无论是什么类型的指针都是内置类型，因为指针无论什么时候都是指向地址的)和自定义类型:class,struct...，内置类型就是语言提供的数据类型，如:int/char...,自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型，看看下面的程序，就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定义类型成员_t调用的它的默认成员函数。C++11中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。
class Time { public: Time() { cout << "Time()" << endl; _hour = 0; _minute = 0; _second = 0; } void Print() { cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } private: int _hour; int _minute; int _second; }; class Date { private: // 基本类型(内置类型) int _year; int _month; int _day; // 自定义类型 Time _t; }; int main() { Date d; return 0; } - 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。注意：无参构造函数，全缺构造函数，没写的时候编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。
class Date { public: Date() { _year = 1900; _month = 1; _day = 1; } Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } private: int _year; int _month; int _day; }; // 以下测试函数能通过编译吗？ void Test() { Date d1; }
2.析构函数
概念
析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象本身的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的，而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工作。
特性
析构函数时特殊的成员函数，其特征如下:
- 析构函数名是在类名前面加上字符'~'。
- 无参数无返回值类型。
- 一个类只能有一个析构函数，若未显示定义，系统会自动生成默认的析构函数，注意：析构函数不能重载。
- 对象生命周期结束时，C++编译系统自动调用析构函数。
typedef int DataType; class Stack { public: Stack(size_t capacity = 3) { _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity); if (NULL == _array) { perror("malloc申请空间失败!!!"); return; } _capacity = capacity; _size = 0; } void Push(DataType data) { // CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } // 其他方法... ~Stack() { if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; void TestStack() { Stack s; s.Push(1); s.Push(2); } - 如下程序可以看到编译器生成的默认析构函数，对自定义类型成员调用它的析构函数。
class Time { public: ~Time() { cout << "~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 d; return 0; } // 程序运行结束后输出：~Time() // 在main方法中根本没有直接创建Time类的对象，为什么最后会调用Time类的析构函数？ // 因为：main方法中创建了Date对象d，而d中包含4个成员变量，其中_year, _month, _day三个是 // 内置类型成员，销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；而_t是Time类对象，所以在 // d销毁时，要将其内部包含的Time类的_t对象销毁，所以要调用Time类的析构函数。但是：main函数 // 中不能直接调用Time类的析构函数，实际要释放的是Date类对象，所以编译器会调用Date类的析构函 // 数，而Date没有显式提供，则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数，目的是在其内部调用Time // 类的析构函数，即当Date对象销毁时，要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁 // main函数中并没有直接调用Time类析构函数，而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数 // 注意：创建哪个类的对象则调用该类的析构函数，销毁那个类的对象则调用该类的析构函数 - 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，比如：Date类;有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄露，比如Stack类。
3.拷贝构造函数
概念
拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。
特征
拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下:
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
- 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用。
class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } // Date(const Date& d) // 正确写法 Date(const Date& d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归 { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1; Date d2(d1); return 0; }
- 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独享按内存存储按字节完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。
注意：在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型时按照字节直接拷贝的，而自定义类型时调用其拷贝构造函数完成拷贝的。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; } - 编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了。
// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。 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; }
注意：类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。 - 拷贝构造函数调用场景：使用已存在的对象创建对象，函数参数类型为类类型对象，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。
4.赋值运算符重载（构造实现）
运算符重载
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，也具有其返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
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：返回类型operator操作符(参数列表)
注意:
- 不能通过链接其他符号来创建新的操作符:比如operator@
- 重载操作符必须有一个类类型参数
- 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，例如:内置的整形+，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1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
- .* :: sizoe ?: .注意以上的5个运算符不能重载。
// 全局的operator==
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的，那么问题来了，封装性如何保证？
// 这里其实可以用我们后面学习的友元解决，或者干脆重载成成员函数。
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
return d1._year == d2._year
&& d1._month == d2._month
&& d1._day == d2._day;
}
void Test()
{
Date d1(2018, 9, 26);
Date d2(2018, 9, 27);
cout << (d1 == d2) << endl;
}
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}// bool operator==(Date* this, const Date& d2)
// 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象
bool operator==(const Date & d2)
{
return _year == d2._year;
&& _month == d2._month
&& _day == d2._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
赋值运算符重载
1.赋值运算符重载格式:
- 参数类型：const T&，传递引用可以提高传参效率
- 返回类型：T&,返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值
- 检测是否自己给自己赋值
- 返回*this：要符合连续赋值的含义
-
class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } Date(const Date& d) { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } Date& operator=(const Date& d) { if (this != &d) { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } return *this; } private: int _year; int _month; int _day; };
2.赋值运算符只能重载成类的成员不能重载成全局函数:
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{
if (&left != &right)
{
left._year = right._year;
left._month = right._month;
left._day = right._day;
}
return left;
}
// 编译失败：
// error C2801: “operator =”必须是非静态成员
原因：赋值运算符如果不显示实现，编译器会自动生成一个默认的，此时用户再在类外自己实现一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值运算符重载只能是类的成员函数。
3.用户没有显示实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。注意：内置类型成员变量时直接赋值的，而自定义类型成员需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值。
class Time
{
public:
Time()
{
_hour = 1;
_minute = 1;
_second = 1;
}
Time& operator=(const Time& t)
{
if (this != &t)
{
_hour = t._hour;
_minute = t._minute;
_second = t._second;
}
return *this;
}
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;
Date d2;
d1 = d2;
return 0;
}// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
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;
s2 = s1;
return 0;
}注意：如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必须要实现。
前置++和后置++重载
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// 前置++：返回+1之后的结果
// 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
Date& operator++()
{
_day += 1;
return *this;
}
// 后置++：
// 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载
// C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递
// 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存 一份，然后给this + 1
// 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
Date operator++(int)
{
Date temp(*this);
_day += 1;
return temp;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d;
Date d1(2022, 1, 13);
d = d1++; // d: 2022,1,13 d1:2022,1,14
d = ++d1; // d: 2022,1,15 d1:2022,1,15
return 0;
}5.const成员函数
在C++中将const修饰的"成员函数"称之为const成员函数，const修饰类成员函数，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。
编译器对const成员函数的处理，前：
class Date
{
public:
Date()
{
cout<<_year<<"-"<<month;cout<<"-"<<_day<<endl;
}private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};后:
class Date
{
public:
Date(const Date*this)
{cout<<this->_year<<"-"<<this->month;
cout<<"-"<<this->_day<<endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << "Print()" << endl;
cout << "year:" << _year << endl;
cout << "month:" << _month << endl;
cout << "day:" << _day << endl << endl;
}
void Print() const
{
cout << "Print()const" << endl;
cout << "year:" << _year << endl;
cout << "month:" << _month << endl;
cout << "day:" << _day << endl << endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
void Test()
{
Date d1(2022, 1, 13);
d1.Print();
const Date d2(2022, 1, 13);
d2.Print();
}
6.取地址及const取地址操作符重载
这两个默认成员函数一般不用重新定义，编译器默认会生成。
class Date
{
public:
Date* operator&()
{
return this;
}
const Date* operator&()const
{
return this;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况，才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容!
C++类和对象进阶-CSDN博客https://blog.csdn.net/lh11223326/article/details/136966924?spm=1001.2014.3001.5502
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