如果一个类中什么成员都没有,简称为空类。
空类中真的什么都没有吗?并不是,任何类在什么都不写时,编译器会自动生成以下 6 个默认成员
函数。
默认成员函数:用户没有显式实现,编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。
class Date {};
对于以下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;
}
对于 Date 类,可以通过 Init 公有方法给对象设置日期,但如果每次创建对象时都调用该方法设置
信息,未免有点麻烦,那能否在对象创建时,就将信息设置进去呢?
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 。
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,而是初始化对象 。
其特征如下:
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 对应的构造函数。
4. 构造函数可以重载。
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
}
这两个构造函数时构成重载的,但是无参调用的时候会出现歧义,构造函数可以使用缺省参数,用起来更方便。编译器会自动匹配去调用更合适的构造函数。
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
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。
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Print();
return 0;
}
当我们没有显式定义构造函数,编译器会自动生成一个构造函数,但是当我们去打印,会发现数据是随机值。
6. 关于编译器生成的默认成员函数,很多童鞋会有疑惑: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。也就说在这里 编译器生成的
默认构造函数并没有什么用??
解答: 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类型成员 _t 调用的它的默认成员
函数,而内置类型则不做处理。
class Time
{
public:
Time()
{
cout << "Time()" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
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;
}
注意: 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 。
7. 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、全缺省构造函数、我们没写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;
};
void Test()
{
Date d1;
}
这是不能通过编译的,因为Date有两个默认构造函数了,也就是重载了,虽然构造函数支持重载,但是无参调用会有歧义。
通过前面构造函数的学习,我们知道一个对象是怎么来的,那一个对象又是怎么没呢的? 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,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。
析构函数 是特殊的成员函数,其 特征 如下: 1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~ 。 2. 无参数无返回值类型。 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。注意:析构 函数不能重载 4. 对象生命周期结束时, C++ 编译系统系统自动调用析构函数。
创建了空间的对象需要调用析构函数,在C语言的学习中,我们销毁空间是需要写一个Destroy,但是有时会忘记调用,这就会导致内存泄漏的问题,而且不容易发现,但是析构函数会自动调用。
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);
}
5. 关于编译器自动生成的析构函数,是否会完成一些事情呢?下面的程序我们会看到,编译器
生成的默认析构函数,对自定类型成员调用它的析构函数。
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。
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;
}
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
6. 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,否则会造成资源泄漏,比如Stack类。
那在创建对象时,可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢? 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。
拷贝构造函数也是特殊的成员函数,其 特征 如下:
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 ,
因为会引发无穷递归调用。
拷贝构造是一种特殊的构造函数,它们的函数名相同,拷贝构造函数的参数是 必须是类类型对象的引用,下面这段代码使用d1拷贝构造一个d2,所以类的内部定义一个拷贝构造,直接传引用即可。
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;
}
void Print()
{
cout << _year <<"-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(d1);
d2.Print();
return 0;
}
当我们不写这个拷贝构造函数,编译器也会自动生成一个拷贝构造函数,结果还是一样的。
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, 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()
{
Date d1;
Date d2(d1);
d2.Print();
return 0;
}
3. 若未显式定义,编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象按内存存储按
字节序完成拷贝,这种拷贝叫做浅拷贝,或者值拷贝。
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;
}
注意:在编译器生成的默认拷贝构造函数中,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。
4. 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,还需要自己显式实现吗? 当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢?验证一下试试?
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;
}
我们会发现程序会崩溃掉,因为拷贝构造函数是默认的成员函数,默认的成员函数会对内置类型进行值拷贝,有些自定义类型成员则调用该成员的拷贝构造。
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。
5. 拷贝构造函数典型调用场景:
使用已存在对象创建新对象
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。
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: 返回值类型 operator 操作符 ( 参数列表 )
注意:
不能通过连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:内置的整型 + ,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
.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。
全局的 operator==
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//private:
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;
}
void Test()
{
Date d1(2024, 1, 3);
Date d2(2024, 10, 1);
cout << (d1 == d2) << endl;
}
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==(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
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
bool operator==(const Date & d2)
{
return _year == d2._year
&& _month == d2._month
&& _day == d2._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023,1,3);
Date d2(2023,10,1);
d1.operator==(d2);
}
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
返回值类型 : 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 :要复合连续赋值的含义
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函数不能重载成全局函数
原因:赋值运算符如果不显式实现,编译器会生成一个默认的。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. 用户没有显式实现时,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:内置类型成员变量是直接赋值的,而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符
重载完成赋值。这里是跟拷贝构造差不多的。
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;
}
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++: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
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
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date& operator++()
{
_day += 1;
return *this;
}
// 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;
}
前置++和后置++是这样的,那么前置--和后置--也是这样的规则。
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。
由于this指针是隐含的,所以规定const要加在函数名的括号后面。
从下面这段代码的测试可以发现,d2调用Print函数会报错,这是属于权限的放大,因为d2被const修饰了,
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
};
int main()
{
Date d1(2022, 1, 13);
d1.Print();
const Date d2(2022, 1, 13);
d2.Print();
}
从下面这段代码可以发现,权限是可以缩小的。
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
};
int main()
{
Date d1(2022, 1, 13);
d1.Print();
const Date d2(2022, 1, 13);
d2.Print();
}
总结:const对象不可以调用非const成员函数,非const对象和const对象可以调用const成员函数。
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!
今天的分享到这里就结束,感谢大家的阅读!