C++类和对象（中）

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  前言

🍃大家好，我们在之前和大家介绍了一下什么是类和对象，C++中的访问限定符以及C++中新加入的this关键字。今天呢，我们就来介绍一下C++类中默认含有的几个成员函数。

构造函数

构造函数概念

☀️和上次一样，首先呢，我们先创建一个Date类。

class Date{public:    void SetDate(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;    }

当我们想要使用这个类去创建对象的时候，每次都要去调用一下SetDate函数来为我们的创建的对象进行初始化，每次都这样显式的去调用函数未免有些麻烦，那么在C++中有没有什么好的方法可以让我们在创建对象的时候自动初始化呢？

为了解决这个问题，C++加入了构造函数。

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，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。

有了构造函数，那么我们原本的SetDate()函数就可以更换成构造函数了。

class Date{public:    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(){    Date a(2022, 5, 20);    a.Print();  // ---> 2022-5-20    return 0;}

这样我们就不用再显示的去调用我们自己写的初始化函数了，只需要在创建对象时将对象的成员变量的值给予对象即可。

构造函数特点

1. 函数名与类名相同

2. 无返回值

3. 对象创建时编译器自动调用相对应的构造函数

   

4. 构造函数可以重载

   我们也可以在类中写几个不同的构造函数，来面对不同的参数传递方式。

   class Date{public:    Date(int year, int month, int day){ _year = year; _month = month; _day = day;    } Date(){ _year = 2021; _month = 1; _day = 1;    } void Print(){ cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;    }private:    int _year;    int _month;    int _day;};int main(){    Date a(2022, 5, 20);    Date b;    a.Print(); // --->2022-5-20    b.Print(); // --->2021-1-1    return 0;}

   调用方式如下：

   

5. 当我们未定义显示的构造函数时，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显示定义编译器将不再生成

   如果我们将原有的构造函数删掉，

   class Date{public: void Print(){ cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;    }private:    int _year;    int _month;    int _day;};int main(){    Date b;    b.Print();  //-858993460--858993460--858993460    return 0;}

   我们发现b的内容为随机值，那么这是什么原因呢？

   默认的构造函数对我们不同的成员变量采取不同的处理方式。

   • 内置类型如（int，char，double。。。等C++中本身存在的类型）不进行初始化
   • 自定义类型（class，struct等）会去调用此类型的构造函数

   我们用下面的例子来解释一下。

   //栈类class Stack {public:Stack() {arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);top = 0;}private:int top;int* arr;};//两个栈类和一个队头来组成队列类class Queue {int head;Stack _a1;Stack _a2;};

   创建方式如下图：

   

6. 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。

   简单来说，就是我们在调用的时候无需传递参数的构造函数，就是默认成员函数。

析构函数

析构函数的概念

既然有了构造函数这个帮我们进行变量初始化的函数，那么当然应该有在销毁帮我们进行资源管理的函数

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。

那么这个资源管理是什么呢？看看下面这个例子

class Stack {public:Stack() {arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);top = 0;}private:int top;int* arr;};

当我们创建一个Stack对象的时候，当对象的生命周期结束时，变量会被销毁。但是对于Stack对象来说，我们释放的只有top变量和arr指针，而开辟的空间并没有被释放，这就会导致程序内存泄露。为了防止这个问题，我们可以加一个析构函数：

class Stack {public:Stack() {arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);top = 0;}    //析构函数与构造函数大体相似，在函数名前加上~即可    ~Stack(){ free(arr);    }private:int top;int* arr;};

这样，当创建出来的Stack变量将要被销毁时，变量会自动去调用~Stack这个析构函数，防止我们的内存泄露。

析构函数特性

1. 析构函数名是在类名前加上字符’~'。

2. 无参数无返回值

3. 一个类只有一个析构函数。如未显示定义，系统会自动生成默认析构函数。

   默认的析构函数和我们之前学习的编译器自己创建的默认构造函数作用相似。

   • 内置类型直接销毁。
   • 自定义类型会去它自己的析构函数。

4. 对象生命周期结束时，C++编译器自动调用析构函数。

   

拷贝构造

相信大家都很喜欢C/V大法，拷贝粘贴可以帮我们解决很多重复性的工作。那么，在创建类的时候我们可不可以使用复制粘贴来帮助我们快速的创建一个和当前一样的对象呢？

拷贝构造：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。

class Date{public:    Date(int year, int month, int day){ _year = year; _month = month; _day = day;    } Date(const Date& d){  //拷贝构造函数 _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 a(2022, 5, 20);    Date b(a);      //此时就可以调用我们的拷贝构造了    b.Print();      //---->2022-5-20    return 0;}

拷贝构造函数特点

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

   拷贝构造函数本质上就是我们的构造函数，只是传递的参数发生了改变。

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。

   首先我们要知道一点，C++中的传参遵循以下规则：

   1. 如果是内置类型传参时是直接将实参的值按字节拷贝到参数中。
   2. 自定义类型在传参时会去调用此类型的拷贝构造函数。

   接下来我们来解释一下为什么会发生无穷递归调用。

   

   就像上图一样为了将我们的参数传给函数会不断的去调用拷贝构造函数，这就会导致死递归。

3. 若未显式定义，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完成拷贝，这种拷贝我们叫做浅拷贝，或者值拷贝。

   比如我们写的Date类，如果我们不写，使用编译器默认生成的拷贝构造函数依然可以实现拷贝构造。但是如果类中需要资源管理，那么默认生成的拷贝构造函数就有可能产生问题。

   还是使用我们之前的Queue类来解释这个问题。

   //栈类class Stack {public:    //构造函数Stack() {arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);top = 0;}    //析构函数     ~Stack(){ free(arr);    }private:int top;int* arr;};int main(){    Stack a;    Stack b(a);     //调用拷贝构造    return 0;}

   在上面的代码中，我们首先创建了一个对象a，然后又有编译器默认生成的拷贝构造函数去生成了b。此时a和b中的top变量相同并且arr指针指向同一块空间。目前为止好像并没有什么问题。但当我们运行起来时发现：

   

   **程序崩溃了！！！**这是为什么呢？

   

   因为a和b中的arr指针都指向同一片空间，当程序结束去调用析构函数时，开辟的那一片空间会被free两次，这就是问题的所在，而为了解决这个问题呢，就需要用到深拷贝了。深拷贝我们以后再聊。

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。

简单来说，就是根据不同的参数，我们去改变这个运算符的运算过程来得到我们想要的结果。

书写方式：返回类型 operator 需要重载的运算符 （参数列表）

注意事项：

1. 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@ 。
2. 重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数。
3. 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。
4. 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。
5. .* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5个运算符不能重载。

重载运算符的使用

讲完了理论，我们来试试实战吧，实践才是检验真理的唯一标准。首先呢，我们还是先创建一个Date类。

class Date{public:    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(){    Date d1(2022,5,21);    Date d2(2022,5,22);    return 0;}

当我们想比较d1和d2的大小，运算符重载就可以发挥它的作用了，我们只需要在类中加入运算符重载即可。

class Date{public:    Date(int year, int month, int day){ _year = year; _month = month; _day = day;    }    bool operator >(Date& d){ if(_year > d._year ||    _year == d._year && _month > d._month ||    _year == d._year && _month == d._month && _day > d._day){     return true; } else{     return false; }    } void Print(){ cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;    }private:    int _year;    int _month;    int _day;};

此时，我们就可以按正常的方式进行大小的比较。

int main(){    Date a(2022,5,20);    Date b(2022,5,21);    if (b > a){ cout << "大于" << endl;    }    else{ cout << "小于等于" << endl;    }return 0;}

这背后的底层原理就是编译器在“b > a”处进行一个替换，变成b.operator>(a)，进行一个函数的调用。

拷贝构造和“=”重载区别

首先我们来看一下这个代码。

//首先还是一个Date类class Date{public:    Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){ _year = year; _month = month; _day = day;    } Date(const Date& b){ cout << "拷贝构造" << endl; _year = b._year; _month = b._month; _day = b._day;    } Date& operator=(const Date& b){ cout << "运算符重载" << endl; _year = b._year; _month = b._month; _day = b._day; return *this;}private:int _year;    int _month;    int _day;};int main(){    Date a(2022, 5, 20);    Date b = a;    //(1)    Date c;    c = a;  //(2)}

（1）处调用的是拷贝构造还是运算符重载呢？

（2）处调用的是拷贝构造还是运算符重载呢？

我们来看看运行结果：

我们可以发现，（1）处调用的为拷贝构造，（2）处调用的为运算符重载，那么编译器是如何区分二者的呢？

b和c二者的区别在于，一个是在创建变量时进行初始化，一个是变量创建完毕后进行赋值。所以在定义对象进行赋值时会调用拷贝构造，而已经定义好的变量去赋值的时候会调用运算符重载。

结语

欢迎各位参考与指导！！！