C++类与对象(中)
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💬<5>前言:C++类中一共有六个默认成员函数,今天我们先来认识构造函数,析构函数,和拷贝构造函数。51单片机
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一.类的六个默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有,简称为空类。
空类中真的什么都没有吗?并不是,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。
shell
class Date {};
PMP认证
二构造函数
(1)概念
class Date
{
public:
void Init(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;
d1.Init(2022, 7, 5);
d1.Print();
Date d2;
d2.Init(2022, 7, 6);
d2.Print();
return 0;
}
对于Date类,可以通过 Init 公有方法给对象设置日期,但如果每次创建对象时都调用该方法设置
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,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。
Delphi 证书
(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。
学习路线
其特征如下:
group by
1.函数名与类名相同。
BCELoss
2.无返回值。
C认证
3.构造函数可以重载。
登录界面
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
Date d3();
}
注意:
EIP
Date d3();
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。
warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)opengl shader
4.对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
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我们通过调试来观察,当我们实例化一个对象的时候,会不会自动调用他的构造函数。
亚稳态
集成测试
5. 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()
{
Date d1;
return 0;
}
上述程序成功执行。
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()
{
Date d1;
return 0;
}
- 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。
- 无参构造函数,放开后报错:error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用。
在我们没有自己设计构造函数的时候,编译器会自己生成一个构造函数,我们来看一下编译器自己生成的构造函数会做些什么。
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Print();
return 0;
}
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?d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。也就说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用??
解答: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。
class Time
{
public:
Time()
{
cout << "Time()" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
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;
d.Print();
return 0;
}
这里打印了"Print()",也就是说编译器对_t成员变量调用了它的构造函数,也就说明在d对象里面我们没有自己实现构造函数,而编译器自己实现的构造函数,只对自定义类型成员变量做处理(调用其对应的构造函数),对内置类型是不做任何处理的。
对于上述的结果,我们应该有一个疑惑。如果我们就是没有实现构造函数,那对于我们来说对处理手动实现构造函数以外,还有没有其他的方式来实现对内置类型的成员变量的初始化呢?
在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。如下面代码:
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
// 基本类型(内置类型)
int _year = 2022;
int _month = 2;
int _day = 5;
};
int main()
{
Date d;
d.Print();
return 0;
}
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。
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?
int main(){
{
Date d1;
}
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。所以也就导致,实例化一个对象的时候,编译器就无法分清楚该调用那个构造函数,这就是默认构造函数只能与一个的原因。
我们给d1对象指定的实际参数列表:
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?
int main(){
//给出实际参数
Date d1(10,200,300);
}
此时又可以成功的编译了,当我们写了参数,也就给编译器指定了调用构造函数。
三.析构函数
大家还记得Leetcode有效的括号这一题嘛,我们利用栈结构来进行括号的匹配。
其中的主要逻辑代码:
bool isValid(char * s){
ST* stact =StactInit();
while(*s)
{
if(*s=='('||*s=='{'||*s=='[')
{
StactPushBank(stact,*s);
s++;
}
else
{
if(StactEmpty(stact))
{
StactDestory(stact);
return false;
}
char ch=StactTop(stact);
StactPopBank(stact);
if((ch=='(' && *s==')')||
(ch=='[' && *s==']')||
ch=='{' && *s=='}')
{
s++;
}
else
{
StactDestory(stact);
return false;
}
}
}
if(!StactEmpty(stact))
{
StactDestory(stact);
return false;
}
StactDestory(stact);
return true;
}
我们要充分考虑各种可能结束的情况,从而在每次结束之前对栈进行销毁,可谓非常的不爽。
而在C++中就是非常好的解决了这个问题——析构函数。
(1)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。
(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。
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...
//析构函数
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array = NULL;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
int _capacity;
int _size;
};
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。
5. 关于编译器自动生成的析构函数,是否会完成一些事情呢?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 Time
{
public:
~Time()
{
cout << "Time()" << endl;
}
private:
int _hour=0;
int _minute=0;
int _second=0;
};
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;
}
程序运行结束后输出:~Time()
在main方法中根本没有直接创建Time类的对象,为什么最后会调用Time类的析构函数?
因为:
- main方法中创建了Date对象d,而d中包含4个成员变量,其中_year, _month,_day三个是 内置类型成员,销毁时不需要资源清理,最后系统直接将其内存回收即可。
- 而_t是Time类对象,所以在d销毁时,要将其内部包含的Time类的_t对象销毁,所以要调用Time类的析构函数。
- 但是:main函数中不能直接调用Time类的析构函数,实际要释放的是Date类对象,所以编译器会调用Date类的析构函数,而Date没有显式提供,则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数,目的是在其内部调用Time类的析构函数,即当Date对象销毁时,要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁main函数中并没有直接调用Time类析构函数,而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数。
- 注意:创建哪个类的对象则调用该类的够构函数,销毁那个类的对象则调用该类的析构函数。
6.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,并且正确的 free() 我们申请的空间,否则会造成内存泄漏,比如Stack类。
四.拷贝构造函数
在生活中,可能存在长得非常像的两个人,我们称之为,双胞胎。
如果我们需要实例化两个一模一样的对象,此时就需要调用对象的拷贝构造函数。
(1)概念
在C++中想要拷贝一个对象,就只能通过调用其对应的拷贝构造函数。
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。
(2)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。
拷贝构造函数的参数只有一个参数,且必须是类类型的对象的引用,如果是值,会引发引发无穷的函数递归调用。
原因:我们知道,函数的传值调用,形式参数是对实际参数的一份临时拷贝,如果参数是类类型,就必须要调用其对应的拷贝构造函数,而调用拷贝构造函数就又要传类类型的参数,又要调用拷贝构造函数~~~~
3. 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;
}
//拷贝构造函数
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
{
public:
void show()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
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);
d1.show();
d2.show();
return 0;
}
说明:Date d2 (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,如果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。输出“Time::Time(const Time&)”,证明自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的;
注意:这也是拷贝构造:
Date d2 = d1;
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。
什么是深浅拷贝的我们举个例子看看:
4.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,还需要自己显式实现吗?
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?
class A
{
public:
A()
{
a = 10;
arr = (int*)malloc(sizeof(int) * a);
for (int i = 0; i < a; i++)
{
arr[i] = i;
}
}
void show()
{
for (int i = 0; i < a; i++)
{
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
int* arr;
int a;
};
int main()
{
A a;
A b(a);
//修改b对象的arr数组
for (int i = 0; i < b.a; i++)
{
b.arr[i]=0;
}
//观察两个对象中arr的元素
b.show();
a.show();
return 0;
}
修改b对象的 arr ,a对象的 arr 也会被修改,浅拷贝危害:就像上述图中,浅拷贝指针和原结构指针,共同指向同一块空间,就会使得两者相互影响。
注意:类中如果没有涉及资源申请时,拷贝构造函数是否写都可以;一旦涉及到资源申请
时,则拷贝构造函数是一定要写的,否则就是浅拷贝。
5. 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
class Date
{
public:
Date(int year, int minute, int day)
{
cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date Test(Date d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
int main()
{
Date d1(2022, 1, 13);
Test(d1);
return 0;
}
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。
Date Test(const Date& d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
我们在test传递参数的时候使用引用,也减少了拷贝构造的调用次数。