C++类与对象中（个人笔记）

类与对象中

    • 类的6个默认成员函数
      • 1.构造函数
        • 1.1特性
      • 2.析构函数
        • 2.1特性
      • 3.拷贝构造函数
        • 3.1特性
      • 4.赋值运算符重载
        • 4.1特性
      • 5.日期类的实现
      • 6.const成员
        • 6.1const成员的几个问题
      • 7.取地址及const取地址操作符重载

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。
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。

在这里插入图片描述

1.构造函数

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

1.1特性

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// 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//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;}*/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Date d1;return 0;}
  1. d对象调用了编译器生成的默认构造函数，d对象_year/_month/_day是随机值。但如果说d对象里有自定义类型的成员，则调用的它的默认成员函数。
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;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

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 = 1970;int _month = 1;int _day = 1;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d;return 0;
}
  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，都可以认为是默认构造函数。

2.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。

2.1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。
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.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。

//首先d实例化，其成员调用编译器给的默认构造进行初始化，内置类型给了缺省值，自定义类型去调用它的构造函数，因为没写默认构造则也是用编译器给的构造函数，销毁时，内置类型直接回收，自定义类型去调用它的析构函数，而析构函数写了，则调用写的析构函数，然后再调用整体的析构函数（没写则调用编译器给的）
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;
}
  1. 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。.

3.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。

3.1特性

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。
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}// Date(Date d)   // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归Date(const Date& d)   // 正确写法{_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;
}

图解如下：
在这里插入图片描述

  1. 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。

  1. 编译器生成的默认拷贝构造函数可以完成字节序的值拷贝，但如果类中涉及资源申请时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。
// 这里会发现下面的程序会崩溃掉，需要深拷贝解决。
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;
}

图解如下：这里其实就是两个对象里的指针指向同一块申请的内存空间导致当s2对象进行析构的时候，已经把申请的内存空间释放了，而s1也会去调用析构函数，再次释放那个申请的空间，造成多次释放，程序奔溃
在这里插入图片描述

  1. 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
    图解如下：
    在这里插入图片描述
    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

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。

4.1特性
  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)//d1==d2{if(this != &d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:int _year ;int _month ;int _day ;
};
  1. 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。
//错误示范！！！
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
  1. 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。
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;
}

编译器生成的默认赋值运算符重载函数可以完成字节序的值拷贝，但如果涉及资源管理，则还是必须自己写

//错误示范！！！！
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;
}

图解如下：
在这里插入图片描述

5.日期类的实现

#pragma once
#include<iostream>
#include<stdbool.h>
using namespace std;
class Date
{// 友元声明friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:int GetMonthDay(int year, int month) const{const static int monthArray[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };if (month == 2 && (year%4==0&&year%100!=0)||(year%400==0)){return 29;}return monthArray[month];}Date(){}Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;//检查日期是否合法if (month < 1 || month>12 || day<1 || day>GetMonthDay(year, month)){cout << "非法日期" << endl;}}void Print() const{cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日"<<endl;}bool operator<(const Date& d) const{if (_year < d._year){return true;}else if (_year == d._year && _month < d._month){return true;}else if(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day){return true;}else{return false;}}bool operator==(const Date& d) const{if (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day){return true;}else{return false;}}bool operator<=(const Date& d) const{return (*this == d) || (*this < d);}bool operator>(const Date& d) const{return !(*this <= d);}bool operator>=(const Date& d) const{return !(*this < d);}bool operator!=(const Date& d) const{return !(*this == d);}Date& operator+=(int day) {if (day < 0){return *this -= ( - day);}_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_month++;_day -= GetMonthDay(_year, _month);if (_month == 13){_year++;_month = 1;}}return *this;}Date operator+(int day) const{Date tmp(*this);tmp += day;return tmp;}Date& operator-=(int day){if (day < 0){return *this += (-day);}_day -= day;while (_day <= 0){_month--;_day += GetMonthDay(_year, _month);if (_month == 0){_year--;_month = 12;}}return *this;}Date operator-(int day) const{Date tmp(*this);tmp -= day;return tmp;}Date& operator++(){*this += 1;return *this;}Date operator++(int){Date tmp(*this);*this += 1;return tmp;}Date& operator--(){*this -= 1;return *this;}Date operator--(int){Date tmp(*this);*this -= 1;return tmp;}int operator-(const Date& d) const{Date max = *this;Date min = d;int flag = 1;if (*this < d){max = d;min = *this;flag = -1;}int n = 0;while (min != max){++min;++n;}return n * flag;}
private:int _year;int _month;int _day;
};ostream& operator<< (ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;return out;
}istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}

6.const成员

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。
在这里插入图片描述

6.1const成员的几个问题

  1. const对象可以调用非const成员函数吗？
    答：const 对象可以调用非 const 成员函数，因为 const 对象可以调用任何不修改对象状态的成员函数。

  2. 非const对象可以调用const成员函数吗？
    非 const 对象可以调用 const 成员函数，因为 const 成员函数承诺不修改对象的状态，所以对于非 const 对象来说是安全的。

  3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？
    const 成员函数内可以调用其他的非 const 成员函数，因为 const 成员函数不会修改对象的状态，所以调用其他非 const 成员函数也不会改变对象的状态。

  4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？
    非 const 成员函数内可以调用其他的 const 成员函数，因为在非 const 成员函数内调用 const 成员函数是安全的，不会导致对象状态的改变。

7.取地址及const取地址操作符重载

不用管，不重要

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