C++初阶:类和对象(中)

一.类的默认成员函数

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。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。默认成员函数很重要,也比较复杂:

二.构造函数

(1) 函数名与类名相同。
(2) 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)
(3) 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。
(4) 构造函数可以重载。
针对前4项,我先写构造函数
class Date
{
public:
	//无参构造函数
	Date()
	{
		_year = 0;
		_month = 0;
		_day = 0;
	}
	//有参构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	全缺省构造函数
	//Date(int year = 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
	// 比如上面的d1我们就不能写成Date d1()。这样无法确定是定义了一个函数还是实例化对象,比如下面就会报警告
	// 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;
}

代码里有一些注意事项:比如实例化的时候后面不能加(),全缺省构造函数不能和其他两种同时存在,我们可以只用全缺省构造函数,全缺省构造函数更加的方便(这里结合后面的6一起看)。 

(5) 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。
(6) 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。要注意系统生成的构造函数、无参构造函数、全缺省构造函数都是默认构造,总结一下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。
(7) 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。
比如这个代码:
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (_a == nullptr)
		{
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
private:
	int* _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;
};
int main()
{
	MyQueue s1;

	return 0;
}

这里对于实例化对象s1,MyQueue的默认构造系统取调用Stack的默认构造。 

说明:C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的原生数据类型, 如:int/char/double/指针等,自定义类型就是我们使用class/struct等关键字自己定义的类型。

总结:大多数情况,构造函数需要我们自己去实现,少数情况类似上面的MyQueue切Stack有默认构造时,MyQueue自动生成就可以用。

三.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。
析构函数的特点:
(1) 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
(2) 无参数无返回值。 (这里跟构造类似,也不需要加void)
先简单看一下析构函数的样子:
	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}

(1~2)这也是在Stack类里写的。

(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,自定义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。
(3~6)还是以上面的栈做例子:
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (_a == nullptr)
		{
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}
private:
	int* _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()
	{}*/
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};
int main()
{
	Stack s1;

	return 0;
}

也就是说,如果我们没有写析构函数,系统会生成,但是系统生成的不管内置成员类型。对于自定义的类型,即使我们写了析构,但是里面的成员还是会调用析构函数,比如上面的~MyQueue()
    {}。依然会调用Stack的析构函数

(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,如Stack。
(8) ⼀个局部域的多个对象,C++规定后定义的先析构。
(8)跟栈类似,符合后进先出的规则。

四.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。
拷贝构造的特点:
(1) 拷贝构造函数是构造函数的一个重载。
(2) 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。
先看一下拷贝构造的样子跟如何调用:
class Date
{
public:
	//全缺省构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2024, 7, 13);
	d1.Print();

	Date d2(d1);//也可以写成Date d2 = d1;
	d2.Print();
	return 0;
}

需要注意的一点是,我们这里传参的是类类型的引用,如果我们不传这个,使用传值调用的话会报错:

本来我们是想把d1的值拷贝给d2,这里我们用的传值传参(值就是d1),就必须要调用拷贝构造函数Date d(d1)。先把d1的值拷贝给d,因为我们的拷贝构造函数是用传值传参来写的,想把d1的值拷贝给d,就必须要有d1传值的过程,既然有了传值,就要调用拷贝构造函数Date d(d1)。。。以此循环 就成了无限递归。

那么我们该如何解决呢?其实就是用引用就行了,因为引用就是别名,不会在形成新的拷贝构造了。

(3) 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。
(4) 若未显式定义拷贝构造,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(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。
也就是说上面写的那个日期类Date不用写拷贝构造,编译器会自动生成拷贝构造也可以完成拷贝的目的。
(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。
这里有一点关于自定义类型拷贝的问题,内置类型就不用管了,编译器就包了。那么对于有资源的自定义类型就不能使用编译器给的拷贝构造函数了,因为它给的是浅拷贝。
比如在一个Stack里
class Stack
{
public:
    //初始化栈
	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;
	}
    //入栈
	void Push(STDataType x)
	{
		if (_top == _capacity)
		{
			int newcapacity = _capacity * 2;
			STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity *
				sizeof(STDataType));
			if (tmp == NULL)
			{
				perror("realloc fail");
				return;
			}
			_a = tmp;
			_capacity = newcapacity;
		}
		_a[_top++] = x;
	}
    //销毁栈
	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};

int main()
{
	Stack st1;
	st1.Push(1);
	st1.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 = st1;
    return 0;
}

比如这里我没有写拷贝构造函数,那么系统就会默认生成拷贝构造函数,这个拷贝构造函数是浅拷贝,下图是浅拷贝最终拷贝出来的st2,我们发现st1和st2里的_a的地址相同,因为_a的内存是我们动态申请的,所以最后_a的生命周期结束了之后,编译器会自动调用析构函数,因为是两个对象,所以这一块空间在析构了一次之后,还会再析构一次,这样相当于是释放一块不存在的空间。

如果这样不行的话,对于像Stack这样有资源的空间,我们还是要自己写拷贝构造函数。 

(6) 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。
这个第六点就是要提醒一下,当我们在传引用返回的时候要注意一下,我们的引用有没有被销毁。比如
Stack& func()
{
	Stack st;
	return st;
}

这里我写的是一个引用返回的一个函数,在这个函数内部我创建了一个栈,然后我返回了这个栈,因为这个栈是在函数内部创建的,所以当出了这个函数之后,st的生命周期也就到头了,st就会销毁,那么返回的是个什么东西?这里就是野引用了。

五.赋值运算符重载

5.1运算符重载

(1) 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。
也就是说我们以前用的+-*/等等运算符不能直接用于类类型的对象。
(2) 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。
简单看一下:
class Date
{
public:
	Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}

	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
bool operator==(const Date& d1,const Date& d2)
{
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}

里面的operator==就是函数名。在使用的时候我们既可以写成operator==(d1,d2)。还可以写成d1==d2因为编译器会自动转换成上面的那种形式。

(3) 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。
(4) 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。
bool operator==(const Date& d)
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}

这个函数成员函数在类里面,这时如果我们调用的话就跟上面的不一样了。这个调用的话是这样:

int main()
{
	Date d1(2024, 7, 13);
	Date d2(2024, 7, 13);
	d2.operator==(d1);
	return 0;
}
(5) 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。
(6) 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@。
(7) .*   ::   sizeof   ?:   .   注意以上5个运算符不能重载。
后面四个运算符我们都用过,可能第一个不太了解:
class A
{
public:
	void func()
	{
		cout << "A::func()" << endl;
	}
};
typedef void(A::* PF)(); //成员函数指针类型
int main()
{
	// C++规定成员函数要加&才能取到函数指针
	PF pf = &A::func;
	A obj;//定义ob类对象temp
	// 对象调用成员函数指针时,使用.*运算符
	(obj.*pf)();
	return 0;
}

这里面就是.*运算符.

(8) 重载操作符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,如: int
operator+(int x, int y)
(9) 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类重载operator-就有意义,但是重载operator+就没有意义。

5.2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:
(1) 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
(2) 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。
class Date
{
public:
    //全缺省构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
    //拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		cout << " Date(const Date& d)" << endl;
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year <<"/"<< _month <<"/"<< _day << endl;
	}
    //赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& 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;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

注意这里只有当返回值是类类型引用的时候,返回的是*this,我们才可以连续赋值,还有就是上面为什么写成了传引用,如果是传值的话会调用拷贝构造函数,多此一举了。

(3) 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。
这句话也就是说,对于我们上面写的那个日期类的赋值运算符重载,只有内置类型,那么我们其实不写偷个懒也可以,但是对于有空间资源的还是要自己写。
(4) 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。

六.取地址运算符重载

6.1const成员函数

(1) 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。
void Print() const
{
	cout << _year <<"/"<< _month <<"/"<< _day << endl;
}
(2) 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。
上面那样写就是为了把Date* const this变成const Date* const this。
因为Print函数里面有隐含的this指针,这个this指针的类型是Date* const this。在主函数中我们写下这两句代码:
	const Date d1(2024, 7, 14);
	d1.Print();

因为&d1的类型是const Date*,所以如果我们用Print调用的时候,我们传参过去给this指针的话,是从Date* const 类型转换成了const Date*类型,发生了权限扩大。所以这样是错误的写法。

这里还需要注意的一点是,Date* const this 里const修饰的是谁?这里的const修饰的是this指针,限定的this指针的指向,千万不要把Date* const this与cosnt Date* this弄混淆了(后者的意思是this所指向的对象不允许改动)。

针对这一点,为了避免这样的情况发生,如果在不改变指向对象的前提,尽量在函数后面都加上const。

6.2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。
	Date* operator&()
	{
		return this;
		// return nullptr;
	}
	const Date* operator&()const
	{
		return this;
		//return nullptr;
	}

这个取地址函数重载大部分时候不需要我们自己写,如果我们不希望别人取到我们的类对象的地址,我们可以用一下这个,return一个没有用的地址给别人。

到这里类与对象(中)就差不多结束了,如有错误还请多多指出。

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引言 在当今数字化时代&#xff0c;网络安全威胁层出不穷&#xff0c;其中勒索病毒已成为企业和个人面临的重大挑战之一。近期&#xff0c;.baxia勒索病毒以其高隐蔽性和破坏性引起了广泛关注。本文将详细介绍.baxia勒索病毒的特点、传播方式&#xff0c;并给出相应的应对策略…

2024-07-15 Unity插件 Odin Inspector3 —— Button Attributes

文章目录 1 说明2 Button 特性2.1 Button2.2 ButtonGroup2.3 EnumPaging2.4 EnumToggleButtons2.5 InlineButton2.6 ResponsiveButtonGroup 1 说明 ​ 本章介绍 Odin Inspector 插件中有关 Button 特性的使用方法。 2 Button 特性 2.1 Button 依据方法&#xff0c;在 Inspec…

YOLOv8训练自己的数据集(超详细)

一、准备深度学习环境 本人的笔记本电脑系统是&#xff1a;Windows10 YOLO系列最新版本的YOLOv8已经发布了&#xff0c;详细介绍可以参考我前面写的博客&#xff0c;目前ultralytics已经发布了部分代码以及说明&#xff0c;可以在github上下载YOLOv8代码&#xff0c;代码文件夹…