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【C++】类与对象 第二篇(构造函数，析构函数，拷贝构造，赋值重载)

article 2024/9/24 13:17:04

目录

类的6个默认成员函数

初始化和清理

1.构造函数

2.析构函数

3.共同点

拷贝复制

1.拷贝构造

使用细节

2.赋值重载

运算符重载

== <= < >= > !=

连续赋值

C++入门 第一篇(C++关键字， 命名空间，C++输入&输出)-CSDN博客

C++入门 第二篇( 引用、内联函数、auto关键字、指针空值nullptr)-CSDN博客

【C++】类与对象 第一篇(class,this)-CSDN博客

类的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。

初始化和清理

1.构造函数

特征： 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 Stack
 {
 public:
     Stack()
     {
         _a=nullptr;
         _size=_capacity=0;
     }
 ​
     Stack(int n)
     {
         _a=(int*)malloc(sizeof(int)*n);
         _size=_capacity=0;
     }
 ​
     void Init(int n=4)
     {
         _a=(int*)malloc(sizeof(int)*n);
         if (nullptr==_a)
         {
             perror("malloc is fail");
             return;
         }
         _capacity=n;
         _size=0;
     }
 ​
     void Push(int x)
     {
         //...
         a[_size++]=x;
     }
     //...
     void Dstory()
     {
         //...
     }
 ​
 private:
     int _a;
     int _size;
     int _capacity;
 };
 ​
 int main()
 {
     Stack st;//无参
    //Stack st();//有参
 ​
     st.Push(1);
     st.Push(2);
     st.Push(3);
     st.Push(4);
 ​
     st.Dstory();
 ​
     return 0;
 }

以上述代码为例：

自动调用初始化

注意：调用无参时如：Data d;此处在后面不能➕()，否则编译器会调用有参的。

使用缺省值：

 class Date
 {
 public:
     Date(int year=1,int month=1,int day=1)
     {
         _year=1;
         _month=1;
         _day=1;
     }
 ​
     void print()
     {
         cout<<_year<<"/"<<_month<<"/"<<_day<<endl;
     }
 ​
 private:
     //成员变量
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };
 ​
 int main()
 {
     //Date d1;
     Date d2(2077,2,3);
     d2.print();
 ​
     return 0;
 }

2.析构函数

概念： 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。

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。

例子：

 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);
 }

3.共同点

如果编译过程不写，那编译器会自动生成一个默认的，但是如果我们实现了任意一个，编译器就不会生成了。

若是自动初始化，那为什么这个地方会生成随机值呢？

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。

内置类型(基本类型):int/char/double... /任意类型指针 自定义类型:class/structd定义的

默认生成构造函数：

1.内置类型成员不做处理。

2.自定义类型的成员，会去调用它的默认构造（不用传参数的构造）

 private:
     // 基本类型/内置类型 - 不进初始化
     int _year;
     int _month;
     int _day;

实用场景：

 class Date
 {
 public:
     //内置类型成员不做处理
     void print()
     {
         cout<<_year<<"/"<<_month<<"/"<<_day<<endl;
     }
 ​
 private:
     // 基本类型/内置类型 - 不进初始化
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };
 ​
 class MyQueue
 {
     // 默认生成构造函数，对自定义类型，会调用它的默认构造函数
     void push(int x);
     {
 ​
     }
     //...
   
     Stack _pushST();
     Stack _popST();
 };

析构：

默认生成构造函数：

1.内置类型成员不做处理。

2.自定义类型的成员，会去调用它的析构函数

 class MyQueue
 {
     // 默认生成析构函数，对自定义类型，会调用它的析构函数
     void push(int x);
     {
 ​
     }
     Stack _pushST();
     Stack _popST();
 };
 ​
 int main()
 {
     //Date d1;
     Date d1;
     d1.print();
 ​
     MyQueue q;
 ​
     return 0;
 }

内置类型并不会主动初始化，但可以通过给缺省值进行初始化：

 private:
 //声明位置给缺省值
     int _year=1;
     int _month=1;
     int _day=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。

拷贝复制

1.拷贝构造

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：内置类型，编译器直接拷贝，自定义类型拷贝需要调用拷贝构造

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。

    （

    为什么自定义类型要用拷贝构造，而内置类型编译器却可以直接拷贝(按字节拷贝)？ ​ 因为自定义类型进行拷贝容易出问题：若要拷贝栈，栈的成员变量都是指向相同的空间，若进行拷贝，则会导致两个Stack指向同一个空间，导致原本Stack执行析构函数时被销毁，而复制的那个则指向空，正确的应该是各有各的空间。

    ）

  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=2077, int month=10, int day=12)
     {
         _year = year;
         _month = month;
         _day = day;
     }
     Date(Date d)//这样拷贝会造成无限递归
     {
         _year = d.year;
         _month = d.month;
         _day = d.day;
     }
 ​
 private:
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };

在拷贝构造函数 Date(Date d) 中，参数 d 是按值传递的，这意味着每次调用拷贝构造函数时都会创建一个新的 Date 对象，并将原始对象 d 复制到新的对象中。然而，在拷贝构造函数内部，对于拷贝构造函数的调用又会传递同样的参数 d，导致不断地递归调用拷贝构造函数，从而产生无限递归。

则可以使用 & ，使其不在重新创建空间并使用原Date对象

Date(const Date& d)
 {
     _year = d._year;
     _month = d._month;
     _day = d._day;
 }

这个拷贝构造函数将创建一个新的 Date 对象，并将原始对象的 _year、_month 和 _day 成员变量的值分别拷贝到新对象的相应成员变量中。通过使用对象引用作为参数，我们可以避免无限递归调用拷贝构造函数的问题，并且确保在构造新对象时不会复制整个对象

 
class Date
 {
 public:
     Date(int year = 2077, int month = 10, int day = 12)
     {
         _year = year;
         _month = month;
         _day = day;
     }
 ​
     Date(const Date& d)//const是为了防止写反->d._year = _year;加const缩小权限
     {
         cout<<"Date(Date& d);"<<endl;
         _year = d._year;
         _month = d._month;
         _day = d._day;
     }
 ​
 private:
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };
 ​
 int main()
 {
     Date d1(2023, 2, 3);
     //两种拷贝方式
     Date d2(d1); // 使用拷贝构造函数创建对象 d2，并将 d1 的值拷贝到 d2 中
     Date d3=d1;
 ​
     return 0;
 }

RunCode:

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。

深拷贝是指在对象拷贝时，复制所有的数据和资源，使得新对象和原对象完全独立，互不影响。与之相对的是浅拷贝，浅拷贝只复制指针或引用，导致新旧对象共享同一份数据，修改一个可能会影响另一个。深拷贝能够保证对象之间的独立性和数据完整性。

分清楚是不是拷贝构造：

 class Date
 {
 public:
     Date(int year = 2077, int month = 10, int day = 12)
     {
         _year = year;
         _month = month;
         _day = day;
     }
   
     //拷贝构造函数   
     Date(const Date& d)
     {
         cout<<"Date(Date& d);"<<endl;
         _year = d._year;
         _month = d._month;
         _day = d._day;
     }
 ​
     //构造函数 不是拷贝构造
     Date(const Date* d)
     {
         cout<<"Date(Date& d);"<<endl;
         _year = d._year;
         _month = d._month;
         _day = d._day;
     }
 private:
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };
 ​
 int main()
 {
     Date d1(2023, 2, 3);
 //Date(const Date* d)
     Date d2(&d1); 
     Date d3=&d1;
 ​
     return 0;
 }

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

使用细节

1使用拷贝构造时最好加上const，以防权限的放大

   // 拷贝构造
     Date(const Date &d)
     {
         _year = d.year;
         _month = d.month;
         _year = d.year;
     }

2编译器可自动生成但存在问题

本文所用的日期类可以使用自动生成拷贝，但进行拷贝栈时就会出现问题

当进行拷贝时，用值拷贝，导致两个栈指向同一个空间，造成空间互相覆盖 指向同一块空间的问题：1.插入删除数据会互相影响 2.析构两次，程序崩溃

析构是也跟栈一样是后进先出，后定义的先析构，故st2先析构，对st2滞空是，并不影响st1，导致野指针。此时浅拷贝行不通，需要进行深拷贝:

代码实现：

class Stack
 {
 public:
     void Push(const int &data)
     {
         _array[_size] = data;
         _size++;
     }
 ​
     Stack(const Stack &st)
     {
         _array = (int *)malloc(sizeof(int) * st._capacity);
         if (nullptr == _array)
         {
             perror("malloc is fail");
             exit(-1);
         }
         memcpy(_array, st._array, sizeof(int) * st._size);
         _size = st._size;
         _capacity = st._capacity;
     }
 ​
     ~Stack()
     {
         if (_array)
         {
             delete[] _array;
             _array = nullptr;
             _capacity = 0;
             _size = 0;
         }
     }
 ​
 private:
     int *_array;
     int _size;
     int _capacity;
 };
 ​
 int main()
 {
     Stack st1;
     st1.Push(1);
     st1.Push(2);
     st1.Push(3);
 ​
     Stack st2(st1);
 ​
     return 0;
 }

什么情况下需要事项拷贝构造呢？ 自己实现了析构释放空间，就需要实现拷贝构造

 class Stack
 {
 public:
     //构造函数  
     Stack(size_t _capacity = 10)
     {
         cout << "Stack(size_t _capacity)" << endl;
         _array = (int *)malloc(sizeof(int) * _capacity);
         if (nullptr == _array)
         {
             perror("malloc is fail");
             exit(-1);
         }
         _size = 0;
         _capacity = _capacity;
     }
 ​
     void Push(const int &data)
     {
         _array[_size] = data;
         _size++;
     }
 ​
     //拷贝构造
     Stack(const Stack &st)
     {
         _array = (int *)malloc(sizeof(int) * st._capacity);
         if (nullptr == _array)
         {
             perror("malloc is fail");
             exit(-1);
         }
         memcpy(_array, st._array, sizeof(int) * st._size);
         _size = st._size;
         _capacity = st._capacity;
     }
 ​
     ~Stack()
     {
         if (_array)
         {
             delete[] _array;
             _array = nullptr;
             _capacity = 0;
             _size = 0;
         }
     }
 ​
 private:
     int *_array;
     int _size;
     int _capacity;
 };
 ​
 class MyQueue
 {
     //默认生成构造 ->生成定义在Stack中的默认构造函数
     //默认生成析构
     //默认生成的拷贝构造
     
 private:
     Stack _pushST;
     Stack _popST;
     int _size = 0;
 };
 ​
 int main()
 {
     Stack st1;
     st1.Push(1);
     st1.Push(2);
     st1.Push(3);
 ​
     Stack st2(st1);
     cout<<"====="<<endl;
     MyQueue q;
 ​
     return 0;
 }

默认生成拷贝构造和赋值重载：

a.内置类型完成 浅/值 拷贝--按byte一个一个拷贝

b.自定义类型，去调用这个成员 拷贝构造/赋值重载

2.赋值重载

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)

自定义类型不能直接使用运算操作符 内置类型是语法定义，而自定义类型为人为定义，编译器并不知道该如何进行比较，这便出现了operator用函数完成

运算符重载：自定义类型对象可以使用运算符

函数重载：支持函数名相同，参数不同的函数

 
#include <iostream>
 using namespace std;
 ​
 class Date
 {
 public:
     // 构造函数
     Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
     {
         _year = year;
         _month = month;
         _day = day;
     }
 ​
     // 拷贝构造
     Date(const Date &d)
     {
         _year = d._year;
         _month = d._month;
         _day = d._day;
     }
 ​
     void Print()
     {
         cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
     }
 ​
     // d1==d2 -> d1.operator==(d2)
     bool operator==(const Date &d)
     {
         return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
         //    this->_year==d.year
     }
 ​
 private:
     // 成员变量
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };
 ​
 int main()
 {
     Date d1(2077, 2, 4);
     Date d2(2077, 2, 4);
 ​
     // d1==d2;
     cout << d1.operator==(d2) << endl;
     cout << (d1 == d2) << endl;
 ​
     return 0;
 }

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现。

  • 注意以下5个运算符不能重载

     .*   ::  sizeof  ?:   .

== <= < >= > !=
// d1==d2 -> d1.operator==(d2)
     bool operator==(const Date &d)
     {
         return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
         //    this->_year==d.year
     }
 ​
     // bool operator<(const Date &d)
     // {
     //     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;
     // }
 ​
     // d1<d2
     bool operator<(const Date &d)
     {
         return _year < d._year && (_year == d._year && 
        _month < d._month) && (_year == d._year && 
        _month == d._month && _day < d._day);
     }

任何一个类都适用于，当写了一个>=或<=那其他的就可以进行复用

     // d1<=d2
     bool operator<=(const Date &d)
     {
         return *this < d || *this == d;//*this就是d1
     }

这个地方对operator<(const Date &d)进行了复用。operator<=(const Date &d)中的表达式*this < d调用了operator<(const Date &d)来判断两个日期对象的大小关系。同时，operator<=(const Date &d)还利用operator==(const Date &d)来判断两个日期对象是否相等。通过这样的复用方式，可以简化代码并提高代码的可读性

     // d1>d2
     bool operator>(const Date &d)
     {
         return !(*this<= d);
     }
 ​
     //d1>=d2
     bool operator>=(const Date& d)
     {
         return !(*this<d);
     }
 ​
     //d1!=d2
     bool operator!=(const Date& d)
     {
         return !(*this ==d);
     }

当然赋值运算符不使用&并不会无限循环

    // d1<=d2
     bool operator<=(const Date d)
     {
         return *this < d || *this == d;
     }

当然可以不用，但是最好还是加上

连续赋值

d3 = d1 = d2

     // 因为Date operator=(const Date &d) 出了该函数的作用域*this/d1 还在此时返回的*this是临时拷贝，需要进行拷贝重新开空间造成浪费，不如直接进行&
     Date operator=(const Date &d)//&d 引用
     {
         if (this != &d)//防止d1=d1进行赋值 此处的&为去地址 ，若this与d的地址一样则无需赋值
         {
             _year = d._year;
             _month = d._month;
             _day = d._day;
         }
 ​
         return *this; //*this就是d1
     }                 // 返回值为了支持连续赋值，保持运算符特性  d3=d1=d2;

当然要注意，赋值重载是针对已经创造的对象

 Date d5=d1;//拷贝构造

像这样就是拷贝构造

同样作为默认成员函数，可以不用手动写

源码：

 #include <iostream>
 using namespace std;
 ​
 class Date
 {
 public:
     // 构造函数
     Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
     {
         _year = year;
         _month = month;
         _day = day;
     }
 ​
     // 拷贝构造
     Date(const Date &d)
     {
         _year = d._year;
         _month = d._month;
         _day = d._day;
     }
 ​
     void Print()
     {
         cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
     }
   
     // d1==d2 -> d1.operator==(d2)
     bool operator==(const Date &d)
     {
         return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
         //    this->_year==d.year
     }
 ​
     // d1<d2
     bool operator<(const Date &d)
     {
         return _year < d._year && (_year == d._year && _month < d._month) && (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
     }
 ​
     // d1<=d2
     bool operator<=(const Date &d)
     {
         return *this < d || *this == d; //*this就是d1
     }
 ​
     // d1>d2
     bool operator>(const Date &d)
     {
         return !(*this <= d);
     }
 ​
     // d1>=d2
     bool operator>=(const Date &d)
     {
         return !(*this < d);
     }
 ​
     // d1!=d2
     bool operator!=(const Date &d)
     {
         return !(*this == d);
     }
 ​
     // // 因为Date operator=(const Date &d) 出了该函数的作用域*this/d1 还在此时返回的*this是临时拷贝，需要进行拷贝重新开空间造成浪费，不如直接进行&
     // Date operator=(const Date &d)//&d 引用
     // {
     //     if (this != &d)//防止d1=d1进行赋值 此处的&为去地址 ，若this与d的地址一样则无需赋值
     //     {
     //         _year = d._year;
     //         _month = d._month;
     //         _day = d._day;
     //     }
 ​
     //     return *this; //*this就是d1
     // }                 // 返回值为了支持连续赋值，保持运算符特性  d3=d1=d2;
 ​
 private:
     // 成员变量
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };
 ​
 int main()
 {
     Date d1(2077, 2, 4);
     Date d2(2222, 3, 2);
     Date d3(2078, 2, 4);
 ​
     cout << (d1 < d2) << endl;
     // d3 = d1 = d2;
 ​
     d1 = d2;
     d1.Print();
 ​
     return 0;
 }


http://www.kler.cn/news/107618.html

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