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【C++】类和对象（中）—构造函数|析构函数|拷贝构造|赋值重载

article 2025/3/9 22:29:44

在这里插入图片描述

类和对象（中）

  • 一、类的6个默认成员函数
  • 二、构造函数
    • ☀️构造函数概念
    • ☀️构造函数特性
  • 三、析构函数
    • ❄️析构函数的概念
    • ❄️析构函数的特性
  • 小总结
  • 四、拷贝构造
    • 🌍拷贝构造概念
    • 🌍拷贝构造特性
  • 五、赋值运算符重载
    • 🌘运算符重载
    • 🌘赋值运算符重载
      • 📕默认生成的赋值重载
  • 总结

一、类的6个默认成员函数

在这里插入图片描述
最后一类取地址重载不重要了解即可。

二、构造函数

☀️构造函数概念

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。

注意： 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

☀️构造函数特性

  1. 函数名与类名相同
  2. 无返回值（不用写void）
  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

我们来看一个例子：

class Date
{
public:
	//1.无参构造函数
	Date()
	{
		_year = 0;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	//2.带参构造函数 - 初始化成指定值
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

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

int main()
{
	//对象实例化时，自动调用
	Date d1;//调用无参构造函数
	Date d2(2023, 3, 20);//调用有参的
	return 0;
}

我们之前还学过缺省参数，现在就可以用上了。

//对象实例化时不给参数就初始化为1-1-1
//给参数就初始化为 用户给的参数
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)// 全缺省
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

🔴 注意： 如果我们既定义了Data(),也定义了Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)，这两个函数构成函数重载。这两个函数在语法上是可以一起存在的，但是调用就会出错。（两个函数都合适，对象应该去调用哪一个呢？）
在这里插入图片描述

#include<iostream>
#include<stdio.h>
using namespace std;
class Data
{
public:
	Data(int year = 1,int month = 1, int day = 1)
	{

	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Data d1;
	d1.Print();
	return 0;
}

🔴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）不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数。

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？d1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。
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原因：
在这里插入图片描述
🔴我们啥也不写编译器会默认生成构造函数 ——

  • 对内置类型成员不做处理（不方便）
  • 对于自定义类型的成员变量（class/struct），会去调用它的默认构造函数（即不用传参就可以调）初始化
    ps：如果没有默认构造函数，编译器就会报错
//自己定义的时间类
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()
{
	//编译器对自定类型会调用它对应的默认构造函数
	Date d;
	return 0;
}

我们可以看到确实调用了他自己对应的默认构造函数
在这里插入图片描述

🌘任何一个类的默认构造函数（不用参数就可以调用），有三个 —— 无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器自动生成的构造函数。并且默认构造函数只能有一个（语法上他们可以同时存在，但是如果有对象定义去调用就会报错）

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在这里插入图片描述

三、析构函数

❄️析构函数的概念

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。

❄️析构函数的特性

  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。
class Date
{
public:
    Date(int year = 2002, int month = 2, int day = 19)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
     
	~Date()
	{
	    //int _year....栈上开辟的空间，出栈了自然销毁了，不需要析构
		cout << "~Date()" << endl;
	}
    
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	return 0;
}

我们发现在这里用不用析构函数好像没什么区别，_year这些栈上开辟的空间出栈就自动销毁了，不需要我们自己手动销毁。

那么谁的析构函数是有价值的呢？ —— 栈

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	//构造
	Stack(int capacity = 4)
	{
		cout << "Stack()" << endl;
	}
	void Push(DataType data)
	{
		//...
	}
	//析构
	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;
		free(_array);//下面三步做不做都可以
		_capacity = _size = 0;//生命周期到了，都还给系统了，_array为野指针，自然不能访问size等
		_array = nullptr;
	}
private:
	DataType* _array;
	int _size;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st1;
	return 0;
}

这样就保证了，栈定义出来，就一定被初始化了；出作用域，在堆上申请的空间一定被回收了。就此代替了Init和Destroy，不用像C语言那样每次申请了资源都要初始化和销毁。

那我们看看编译器自动生成的析构函数：

  • 对内置类型的成员变量不做处理
  • ❌因为指针不一定是malloc出来的，可能是new、fopen出来的，不能直接free
    对于自定义类型的成员变量会回去调它的析构函数
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int capacity = 4)
	{
		cout << "Stack()" << endl;
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		}
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	void Push(DataType data)
	{
		// CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;//为了看到是否真正调用了析构
		free(_array);
		_capacity = _size = 0;
		_array = nullptr;
	}
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};
class MyQueue
{
	// 我们不需要写，构造函数和析构函数
	// 默认生成的很有用
	// 对于自定义类型，会自动调用它的默认构造函数和析构函数
private:
	//内置类型不做处理
	int _size = 0;

	//自定义类型
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};
int main()
{
	MyQueue q;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
🐯MyQueue 中的Stack自动调用默认的析构
🐯 main函数中并没有直接调用Stack类析构函数，而是显式调用编译器为Stack类生成的默认析
构函数

在这里插入图片描述

小总结

在这里插入图片描述

四、拷贝构造

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？
在这里插入图片描述

🌍拷贝构造概念

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:
	//构造
	Date(int year = 1900, 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;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

有同学可能不理解为什么传值传参就是拷贝构造：
在这里插入图片描述
❌传值传参会引发无穷递归调用

在这里插入图片描述

** 🕚若未显式定义，编译器会自动生成默认的拷贝构造函数。**

  1. 对内置类型，会完成字节序拷贝（浅拷贝）
  2. 对自定义类型成员，会去调用它的拷贝构造

我们来验证一下：
内置类型：

在这里插入图片描述

自定义类型：

class Stack
{
public:
	//构造函数
	Stack(int capacity = 4)
	{
		_array = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (_array == nullptr)
		{
			cout << "malloc failed" << endl;
			exit(-1);
		}
		_top = 0;
		_capacity = capacity;
	}

	//析构函数
	~Stack()
	{
		free(_array);
		_array = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _array;
	int _top;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st1(10);
	Stack st2(st1);
}

在这里插入图片描述
❓我们发现程序崩溃了，为什么呢？

在这里插入图片描述
指向同一块空间的影响：

  1. ❤️插入删除会互相影响
  2. ❤️析构两次，程序崩溃。

五、赋值运算符重载

我们知道内置类型可以直接使用运算符运算（int 和 int等），但在默认情况下，C++是不支持自定义类型对象使用运算符，因为编译器也不知道运算规则。

比如日期类：

	Date d(2023, 3, 4);
	Date d(2023, 5, 1);

我们想要计算两个月份之间差了多少天，d2-d1，这种编译器是没法计算的。

我们要搞懂赋值运算符重载就先要了解一下运算符重载。

🌘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
函数名字： 关键字operator后面接需要重载的运算符符号。

函数原型：
在这里插入图片描述

注：

  • 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
  • .*（很少见）、 :: 、sizeof、 ? :（三目） 、 . 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。

那我们就可以实现日期的比较：

在这里插入图片描述

我们会发现因为Date类里面成员变量是私有的我们无法访问，那我们先把访问限定词去掉。

我们现在有两个问题：

  1. d1==d2是怎样调用这个函数的
  2. 怎么解决成员变量私有问题

❓问题1：
经过调试，确实是调用了，实际上编译器会把d1 == d2转化为 operator == (d1, d2)

但一般不会这样去显示写，但是这样就违背了我们增强可读性的初衷了，不然还不如直接写一个函数呢？

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& x1, const Date& x2)
{
	return x1._year == x2._year 
		&& x1._month == x2._month 
		&& x1._day == x2._day;

}

int main()
{
	Date d1(2023, 4, 3);
	Date d2(2023, 4, 4);

	cout << (d1 == d2) << endl;
	cout << operator==(d1, d2) << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
❓问题2：

我们为了让程序运行简单粗暴去掉了访问修饰限定符private，这实际上破坏了封装性。

我们也可以在类中写上诸如int GetYear() {}这样的函数，这不破坏封装性，但还是有些麻烦，也不常用

int GetYear()
{
    return _year;
}

既然在类的外面我们用不了，我们放到类里面不就好了吗？

在这里插入图片描述
又又又出现问题了❗❗❗
因为成员函数默认有this指针
当d1 == d2；我们这样调用它时，实际上会被编译器处理成d1.operator==(d2)；
在这里插入图片描述
所以我们推荐这样写

cout << d1.operator==(d2)<< endl；

🌘赋值运算符重载

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

我们介绍了拷贝构造函数 —— 它是用一个已经存在的对象，拷贝初始化一个即将创建的对象

    //拷贝构造
	Date d1(2022, 10, 9);
	Date d2(d1);

接下来介绍的是赋值重载—— 它是两个已经存在的对象，之间进行拷贝赋值

    //赋值重载
	Date d1(2022, 10, 9);
	Date d3(2022, 10, 26);
	d1 = d3;

那接下来这个呢?是拷贝构造还是赋值重载？

	Date d1(2002, 3, 7);
	Date d2 = d1;
	//赋值运算符重载是两个已经实例化出来的对象
	//拷贝构造是只有一个实例化对象另一个还没出来
	//所以是 **拷贝构造**

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void operator=(const Date& x2)
	{
		_year = x2._year;
		_month = x2._month;
		_day = x2._day;;

	}
private:

	int _year;
	int _month;
	int _day;
};


int main()
{
	Date d1(2022, 10, 9);
	Date d2(d1);

	Date d3(2022, 10, 26);
	d1 = d3;//这种可以
	d1 = d2 = d3;//这种就不行了
	//不可以连续赋值
	return 0;
}

在这里插入图片描述
打个比方：

i = j = k;

在这里插入图片描述
对应到C++中就是，日期类的连续赋值，我们需要返回值

Date operator=(const Date& x2)
	{
		_year = x2._year;
		_month = x2._month;
		_day = x2._day;

		return *this;
	}

还有一个问题就是自己给自己赋值

d1 = d2

Date& operator=(const Date& d)
{
    //要判断一下
	if (this != &d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	return *this;
}

ps: 不能用对象 if (*this != d)去判断，会去调用operate！=，代价很大，而是用地址去判断

📕默认生成的赋值重载

🔥如果我们没写，编译器默认生成的赋值重载，参考拷贝构造——

  • 对于内置类型成员，会完成字节序值拷贝 —— 浅拷贝
  • 对于自定义类型成员，会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)
	{
		cout << "Time& operator=(const Time& t)" << endl;
		if (this != &t)
		{
			_hour = t._hour;
			_minute = t._minute;
			_second = t._second;
		}
		return *this;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	// 内置类型
	int _year = 2023;
	int _month = 1;
	int _day = 1;

	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2;
	d1 = d2;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

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

🍎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

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& x1, const Date& x2) {
	if (&x1 != &x1)
	{
		x1._year = x2._year;
		x1._month = x2._month;
		x1._day = x2._day;
	}
	return x1;
}

在这里插入图片描述

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

总结

在这里插入图片描述


http://www.kler.cn/a/4991.html

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