【C++】类和对象（中）--上篇_业界新闻

发布时间:2024-08-03 14:47

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类和对象上

类和对象

一、类的六个默认成员函数
二、构造函数
- 1、构造函数基本概念
- 2、构造函数的特性
三、析构函数
- 1、析构函数的概念
- 2、特性
四、拷贝构造函数
- 1、拷贝构造函数的概念
- 2、特征

一、类的六个默认成员函数

如果有个类中什么成员都没有，那么被称为空类

由编译器自动生成的成员函数称为默认成员函数

空类中会自动生成六个默认成员函数，这六个默认成员函数在每个类中都会自动生成

①初始化功能的构造函数
②清理功能的析构函数
③使用同类对象初始化创建对象的拷贝构造
④把一个对象赋值给另一个对象的赋值重载
⑤对普通对象取地址重载
⑥对const对象取地址重载

这六个默认成员函数主要将操作对象分为内置类型和自定义类型，对二者有不同的操作

二、构造函数

1、构造函数基本概念

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，以保证每个成员都要初始化，并且在对象整个生命周期内只调用一次

2、构造函数的特性

构造函数是特殊的成员函数，主要任务就是初始化对象
（1）函数名与类名相同
（2）无返回值
（3）对象实例化时编译器自动调用
（4）可以重载

class Date { public: 	//无参构造函数 	Date() 	{} 	//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; };

无参调用不用加括号：

//无参调用 Date d1; //有参调用 Date d2(2024,6,22);

（5）如果类中没有显式定义构造函数，则编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，如果有显式定义，编译器将不再生成

class Date { public: 	//无参构造函数 	Date() 	{} private: 	int _year; 	int _month; 	int _day; };

由编译器自己生成：

编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，初始化给的是随机值
（6）行文至此有人会觉得编译器给的无参的默认构造函数很垃圾，初始化给的是随机值，没有什么意义，他对于自定义类型来说是有很大的意义的，它可以调用自定义类型的默认构造函数

class Time { public: 	Time() 	{ 		cout << "Time()" << endl; 	} private: 	int _hour; 	int _minute; 	int _second; }; class Date { private: 	int _year; 	int _month; 	int _day;  	Time _t; }; int main() { 	Date d; 	return 0; }

内置成员变量在类中声明时可以给默认值

class Date { private: 	int _year = 1970; 	int _month = 1; 	int _day = 1; }; int main() { 	Date d; 	return 0; }

（7）无参的构造函数、全缺省的构造函数、不写而编译器自动生成的构造函数都叫默认构造函数

全缺省：

class Date { public: 	Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) 	{ 		_year = year; 		_month = month; 		_day = day; 	} private: 	int _year; 	int _month; 	int _day; }; int main() { 	Date d; 	return 0; }

三、析构函数

1、析构函数的概念

析构函数是与构造函数功能相反的一个函数，对象在销毁时会自动调用析构函数，完成资源清理

2、特性

（1）析构函数名是在类名前加上字符~
（2）无参数无返回类型
（3）一个类只能有一个析构函数，未显式定义则自动生成
（4）生命周期结束时自动调用

构造函数+析构函数改造栈：

class Stack { public://公共访问，但在类中可以访问private的内容，只是在类外不能直接访问 	Stack(size_t newcapacity = 4)//缺省 	{ 		int* tmp = (int*)realloc(a, sizeof(int) * newcapacity); 		if (tmp == nullptr) 		{ 			perror("realloc fail"); 			exit(-1); 		} 		a = tmp; 		capacity = newcapacity; 		top = 0; 	} 	void Push(int x) 	{ 		a[top++] = x; 	} 	void Pop() 	{ 		top--; 	} 	int Top() 	{ 		return a[top - 1]; 	} 	bool Empty() 	{ 		return top == 0; 	} 	~Stack() 	{ 		free(a); 		a = nullptr; 		capacity = top = 0; 	} 	//自己写的析构函数，在程序执行的最后执行 private://隐私访问 	int* a; 	int top; 	int capacity; };

编译器自动生成的析构函数不能对内置类型进行资源回收，但可以调用自定义类型的析构函数

class Time { public: 	~Time() 	{ 		cout << "~Time()" << endl; 	}//Time的析构函数 private: 	int _hour; 	int _minute; 	int _second; }; class Date { private: 	int _year = 1970; 	int _month = 1; 	int _day = 1;  	Time _t; }; int main() { 	Date d; 	return 0; }

因为d中包含着四个成员变量，除了_year _month _day 外还有一个Time类，内置类型成员在销毁时不被资源清理，但自定义类型需要调用析构函数回收，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，编译器默认生成析构函数的可以对自定义成员Time调用它的析构函数，即当Date销毁时，Time也会销毁

如果类中没有申请资源时，也就是没有在堆上申请空间时，析构函数可以不写，直接使用编译器生成的默认析构函数，有申请资源的话一定要写，防止资源泄露

四、拷贝构造函数

1、拷贝构造函数的概念

只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用（一般用const修饰），在用已存在的类类型对象创建对象时，由编译器自动调用

2、特征

（1）拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式
（2）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，原因是会引发无穷递归调用

传引用调用：

class Date { public: 	Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) 	{ 		_year = year; 		_month = month; 		_day = day; 	} 	Date(const Date& d) 	//函数名与析构函数一样，都是类名，所以拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式 	{ 		_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; }

传值调用：

我们知道传值调用形参会开辟一块空间，成为实参的临时拷贝，这样会创建一个Date，因为类会自动调用里面的六个默认成员函数，拷贝构造函数也是其中之一，这样一来，又会创建一个Date，以此类推，无限循环
（3）若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数，这个默认的拷贝构造函数是值拷贝

在编译器生成的默认拷贝函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定义类型是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(const Time & t)" << endl; 	} private: 	int _hour; 	int _minute; 	int _second; };  class Date { public: 	Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) 	{ 		_year = year; 		_month = month; 		_day = day; 	} private: 	int _year; 	int _month; 	int _day; 	Time t; };  int main() { 	Date d1; 	Date d2(d1);//这里是用已有的d1拷贝构造d2 	return 0; }

（4）编译器默认生成的拷贝构造函数可以拷贝像Date类这样的类，但对于某些类来说我们要显式定义

class Stack { public: 	Stack(size_t newcapacity = 4) 	{ 		int* tmp = (int*)realloc(a, sizeof(int) * newcapacity); 		if (tmp == nullptr) 		{ 			perror("realloc fail"); 			exit(-1); 		} 		a = tmp; 		capacity = newcapacity; 		top = 0; 	} 	void Push(int x) 	{ 		a[top++] = x; 	} 	void Pop() 	{ 		top--; 	} 	int Top() 	{ 		return a[top - 1]; 	} 	bool Empty() 	{ 		return top == 0; 	} 	~Stack() 	{ 		free(a); 		a = nullptr; 		capacity = top = 0; 	} private: 	int* a; 	int top; 	int capacity; };  int main() { 	Stack s1; 	s1.Push(1); 	s1.Push(2); 	Stack s2(s1); 	return 0; }

该程序中没有显式定义拷贝构造函数吗，是调用的编译器自动生成的拷贝构造函数

在执行析构函数的时候出现了错误，这里的原因是数组a已经被释放了，再次释放产生错误

因为编译器自动生成的拷贝构造函数是值拷贝，所以在生成s2时，s2中的指针a指向的数组与s1中的指针指向的数组相同，在程序结束时，调用析构函数释放了s2，对应的这块数组空间也被释放，然后调用析构函数释放s1，已经被释放的空间不能被再次释放，所以出现了这样的错误，所以我们需要自己显式定义一个拷贝构造函数

深拷贝：

Stack(const Stack& s) { 	cout << "Stack(const Stack& s)" << endl; 	int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity); 	if (a == nullptr) 	{ 		perror("malloc fail"); 		exit(-1); 	} 	memcpy(a, s.a, sizeof(int) * s.top); 	top = s.top; 	capacity = s.capacity; }

（5）拷贝构造函数的使用场景：

已存在的对象建立新对象

函数参数为类类型对象

函数返回值为类类型对象

class Date { public: 	Date(int year, int month, 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; }