C++第四课 ---类的六个默认成员函数

其他 2021-02-10 10:12:47 阅读次数: 0

六个默认成员函数

0、前言

类的6个默认成员函数：
如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。空类中什么都没有吗？并不是的，任何一个类在我们不写的情况下，都会自动生成下面6个默认成员函数

class Date {
    
    };

在这里插入图片描述

1、构造函数

1.1概念

对于以下的日期类：

class Date
{
    
    
public:
 void SetDate(int year, int month, int day)
 {
    
    
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }

 void Display()
 {
    
    
 cout <<_year<< "-" <<_month << "-"<< _day <<endl;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
int main()
{
    
    
 Date d1,d2;
 d1.SetDate(2018,5,1);
 d1.Display();

 Date d2;
 d2.SetDate(2018,7,1);
 d2.Display();
 return 0;
}

为什么要有构造函数：
对于Date类，可以通过SetDate公有的方法给对象设置内容，但是如果每次创建对象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，保证每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象的生命周期内只调用一次。

1.2特性

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数的虽然名称叫构造，但是需要注意的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

 // 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
 Date d3();
}
  1. 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:
 /*
 // 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;
 }
 */
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
void Test()
{
    
    
 // 没有定义构造函数，对象也可以创建成功，因此此处调用的是编译器生成的默认构造函数
  Date d;
}
  1. 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，都可以认为是默认成员函数。

以上逻辑并不存在漏洞：因为前面说过，你不写默认成员函数，编译器就用自己生成的，你要是写默认成员函数，那编译器就不会自动生成了，编译器就会自动调用你写的，但是你写的默认成员函数只能写一个。

// 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;
}

不能通过，默认构造函数不能同时有两个，直接报错重定义。

  1. 关于编译器生成的默认成员函数，很多童鞋会有疑惑：在我们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什么都没做，year、month、day，依旧都是随机值。那为什么还要存在编译器生成的默认成员函数？（析构同理的）
    答：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语法已经定义好的类型：如int/char…，自定义类型就是我们使用class/struct/union自己定义的类型，编译器是个势利眼，对于内置类型，自动生成的默认成员函数什么都不做；对于自定义类型T，会调用T该类型的默认成员函数。
 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;  //随机值
 int _month;  //随机值
 int _day;	  //随机值
 // 自定义类型
 Time _t;    //调用Time类型的默认成员函数，赋0值。
};
int main()
{
    
    
 Date d;
 return 0;
}

在这里插入图片描述

  1. 成员变量的命名风格
// 我们看看这个函数，是不是很僵硬？
class Date
{
    
    
public:
 Date(int year)
 {
    
    
 // 这里的year到底是成员变量，还是函数形参？
 year = year;   //编译可以通过，但是是把他自己又赋值给自己。无效操作
 }
private:
 int year;
};
// 所以我们一般都建议这样
class Date
{
    
    
public:
 Date(int year)
 {
    
    
 _year = year;
 }
 private:
 int _year;
};
// 或者这样。
class Date
{
    
    
public:
 Date(int year)
 {
    
    
 m_year = year;
 }
private:
 int m_year;
};
// 其他方式也可以的，主要看公司要求。一般都是加个前缀或者后缀标识区分就行。

2、析构函数

2.1 概念

前面通过构造函数的学习，我们知道一个对象时怎么来的，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象的销毁，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，完成类的一些资源清理工作。

2.2 特性

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。
  3. 一个类有且只有一个析构函数。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，C++编译系统系统自动调用析构函数。
typedef int DataType;
class SeqList
{
    
    
public :
 SeqList (int capacity = 10)
 {
    
    
 _pData = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
 assert(_pData);

 _size = 0;
 _capacity = capacity;
 }

 ~SeqList()
 {
    
    
 if (_pData)
 {
    
    
 free(_pData ); // 释放堆上的空间
 _pData = NULL; // 将指针置为空
 _capacity = 0;
 _size = 0;
 }
 }

private :
 int* _pData ;
 size_t _size;
 size_t _capacity;
};
  1. 关于编译器自动生成的析构函数，是否会完成一些事情呢？
    答：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。
class String
{
    
    
public:
 String(const char* str = "jack")
 {
    
    
 _str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);
 strcpy(_str, str);
 }
 ~String()
 {
    
    
 cout << "~String()" << endl;
 free(_str);
 }
private:
 char* _str;
};
class Person
{
    
    
private:
 String _name;
 int _age;
};
int main()
{
    
    
 Person p;
 return 0;
}

3、拷贝构造函数

3.1 概念

在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎。
那在创建对象时，可否创建一个与一个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。

3.2 特征

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使用引用传参，使用传值方式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)  //被隐藏的this指针。
 //Date(Date *this，const Date& d)
 {
    
    
 _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;
}

假如你使用传值方式；
在这里插入图片描述

  1. 若未显示定义，系统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（只拷贝值）完成拷贝，这种拷贝我们叫做浅拷贝，或者值拷贝。
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;
};
int main()
{
    
    
 Date d1;
  // 这里d2调用的默认拷贝构造完成拷贝，d2和d1的值也是一样的。
 Date d2(d1);
 return 0;
}
  1. 那么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，我们还需要自己实现吗？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？
// 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。
class String
{
    
    
public:
 String(const char* str = "jack")  //全省构造函数是默认构造函数。
 {
    
    
 _str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);
 strcpy(_str, str);
 }
 ~String()
 {
    
    
 cout << "~String()" << endl;
 free(_str);
 }
private:
 char* _str;
};
int main()
{
    
    
 String s1("hello");
 String s2(s1);
}

你会发现会报了，出现一个断点的崩溃，为什么呢？
编译器自动生成的默认拷贝构造函数，只是拷贝值，s2拷贝了s1的值，s1储存的是字符串的地址，那拷贝完后，s1、s2，都指向了同一个字符串地址，释放的时候调用析构函数~，释放s2，s1，重复释放，崩溃。
在这里插入图片描述

注意：由于函数在栈上运行，栈先进后出，后进先出。所以，s1，s2的顺序如下。
创建s1，创建s2，释放s2，释放s1。
这里涉及深浅拷贝，以后会学习怎么完成深拷贝。
编译器自动生成的拷贝构造函数为浅拷贝，验证。
在这里插入图片描述

4、运算符重载

4.0为什么要运算符重载

函数重载：函数名相同，参数不同。
运算符重载：自定义类型是无法使用运算符的，想要使用就得自己实现运算符重载。

4.1运算符重载概念

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内置类型或者枚举类型的操作数
  • 用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不 能改变其含义
  • 作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少1成员函数的
    操作符有一个默认的形参this，限定为第一个形参
  • .* 、::（作用域访问符） 、sizeof 、?: （三目运算符）、. （点）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
    不同内存块的运算符重载示例
    运算符重载作为全局函数：
- // 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共有的，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;
}

运算符重载作为成员函数：

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指向的调用函数的对象
 bool operator==(const Date& d2)
 {
    
    
 return _year == d2._year;
 && _month == d2._month
 && _day == d2._day;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
void Test ()
{
    
    
 Date d1(2018, 9, 26);
 Date d2(2018, 9, 27);
 cout<<(d1 == d2)<<endl;
}

5、赋值运算符重载

赋值运算符重载示例：

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;
 }
 }
private:
 int _year ;
 int _month ;
 int _day ;
};

赋值运算符主要有四点：

  1. 参数类型
  2. 返回值
  3. 检测是否自己给自己赋值
  4. 返回*this
  5. 一个类如果没有显式定义赋值运算符重载，编译器也会生成一个，完成对象按字节序的值拷贝。（只会赋值，不能操作内存）

那么编译器生成的默认赋值重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了，我们还需要自己实现吗？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？

// 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。
class String
{
    
    
public:
 String(const char* str = "")
 {
    
    
 _str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);
 strcpy(_str, str);
 }
 ~String()
 {
    
    
 cout << "~String()" << endl;
 free(_str);
 }
 private:
 char* _str;
};
int main()
{
    
    
 String s1("hello");
 String s2("world");

 s1 = s2;
}

你会发现，和拷贝构造函数一样，默认生成的成员函数，只能拷贝值，一旦想要深拷贝，就会操作同一个内存空间，极易出错。

6、const成员函数

6.1 const修饰类的成员函数

将const修饰的类成员函数称之为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。

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转载自blog.csdn.net/Zhou000815/article/details/113622246
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