【C++干货篇】——类和对象的魅力（二）

2024-10-21 08:37:30

【C++干货篇】——类和对象的魅力（二）

1.类的默认成员函数

默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。
⼀个类，我们不写的情况下编译器会默认⽣成以下6个默认成员函数，需要注意的是这6个中最重要的是前4个，最后两个取地址重载不重要，我们稍微了解⼀下即可。其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数，移动构造和移动赋值，这个我们后⾯再讲解。默认成员函数很重要，也⽐较复杂，我们要从两个方面去学习：

第⼀：我们不写时，编译器默认⽣成的函数⾏为是什么，是否满⾜我们的需求。

第⼆：编译器默认⽣成的函数不满⾜我们的需求，我们需要⾃⼰实现，那么如何⾃⼰实现？

2.构造函数

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(我们常使⽤的局部对象是栈帧创建时，空间就开好了)，而 是对象实例化时初始化对象。

构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美的替代的了Init。

构造函数的特点：

函数名与类名相同。

⽆返回值。 (返回值啥都不需要给，也不需要写void，不要纠结，C++规定如此)

对象实例化时系统会⾃动调⽤对应的构造函数。

构造函数可以重载。

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。

⽆参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在，不能同时存在。⽆参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调⽤时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认⽣成那个叫默认构造，实际上⽆参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结⼀下就是不传实参就可以调⽤的构造就叫默认构造。

我们不写，编译器默认⽣成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于⾃定义类型成员变量，要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错，我们要初始化这个成员变量，需要⽤初始化列表才能解决，初始化列表，我们下个章节再细细讲解。

结论：一般情况构造函数都需要自己写，少数情况，默认生成就可以用，比如：MyQueue

#include<iostream>
using namespace std;

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

	//Date d2(d1);
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	//不是拷贝构造，就是一个普通构造
	Date(Date* p)
	{
		_year = p->_year;
		_month = p->_month;
		_day = p->_day;
	}

	~Date()
	{
		cout << "~Date()" << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1(2024, 8, 9);
	//都是拷贝构造
	Date d2(d1);
	Date d4 = d1;
    
	return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:
	//编译器默认⽣成MyQueue的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};
int main()
{
	MyQueue mq;
	return 0;
}

3.析构函数

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，⽐如局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，他就释放了，不需要我们管，C++规定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释放⼯作。析构函数的功能类⽐我们之前Stack实现的Destroy功能，⽽像Date没有Destroy，其实就是没有资源需要释放，所以严格说Date是不需要析构函数的。

析构函数的特点：

析构函数名是在类名前加上字符 ~。

⽆参数⽆返回值。 (这⾥跟构造类似，也不需要加void)

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。

对象⽣命周期结束时，系统会⾃动调⽤析构函数。

跟构造函数类似，我们不写编译器⾃动⽣成的析构函数对内置类型成员不做处理，⾃定类型成员会调⽤他的析构函数。

还需要注意的是我们显⽰写析构函数，对于⾃定义类型成员也会调⽤他的析构，也就是说⾃定义类型成员⽆论什么情况都会⾃动调⽤析构函数。

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，如Date；如果默认⽣成的析构就可以⽤，也就不需要显⽰写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，⼀定要⾃⼰写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack。

⼀个局部域的多个对象，C++规定 后定义的先析构。

总结：一般情况下显示申请了资源，才需要自己实现析构，其他情况基本都不需要显示写

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:
	//编译器默认⽣成MyQueue的析构函数调⽤了Stack的析构，释放的Stack内部的资源
	// 显⽰写析构，也会⾃动调⽤Stack的析构
/*~MyQueue()
{}*/
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};
int main()
{
	Stack st;
	MyQueue mq;
	return 0;
}

4.拷贝构造函数

如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引⽤，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数也叫做拷⻉构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。

拷⻉构造的特点：

1.拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。

2.拷⻉构造函数的第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤，使⽤传值⽅式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调⽤。拷⻉构造函数也可以多个参数，但是第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤，后⾯的参数必须有缺省值。
3.C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。

4.若未显式定义拷⻉构造，编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造

5.像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造就可以完成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。

像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是 _a指向了资源 ，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求，所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。

像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型Stack成员，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造，也不需要我们显⽰实现MyQueue的拷⻉构造。

这⾥还有⼀个⼩技巧，如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源，那么他就需要显⽰写拷⻉构造，否则就不需要。

6.传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造 ;

传引⽤返回，返回的是返回对象的别名(引⽤)，没有产⽣拷⻉。

但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使⽤引⽤返回是有问题的，这时的引⽤相当于⼀个野引⽤，类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷⻉，但是⼀定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能⽤引⽤返回。

C++规定：类类型传值传参必须调用拷贝构造

#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
	    _month = month;
		_day = day;
	}
	// 编译报错：error C2652: “Date”: ⾮法的复制构造函数: 第⼀个参数不应是“Date”
	//Date(Date d)
	Date(const Date & d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	Date(Date * d)
	{
		_year = d->_year;
		_month = d->_month;
		_day = d->_day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void Func1(Date d)
{
	cout << &d << endl;
	d.Print();
}
// Date Func2()
Date& Func2()
{
	Date tmp(2024, 7, 5);
	tmp.Print();
	return tmp;
}
int main()
{
	Date d1(2024, 7, 5);
	// C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥传值传参要调⽤拷⻉构造
		// 所以这⾥的d1传值传参给d要调⽤拷⻉构造完成拷⻉，传引⽤传参可以较少这⾥的拷⻉
		Func1(d1);
		cout << &d1 << endl;
		// 这⾥可以完成拷⻉，但是不是拷⻉构造，只是⼀个普通的构造
		Date d2(&d1);
		d1.Print();
		d2.Print();
		//这样写才是拷⻉构造，通过同类型的对象初始化构造，⽽不是指针
		Date d3(d1);
		d2.Print();
		// 也可以这样写，这⾥也是拷⻉构造
		Date d4 = d1;
		d2.Print();
		// Func2返回了⼀个局部对象tmp的引⽤作为返回值
		// Func2函数结束，tmp对象就销毁了，相当于了⼀个野引⽤
		Date ret = Func2();
		ret.Print();
		return 0;
}

最后，本篇文章到此结束，感觉不错的友友们可以一键三连支持一下笔者，有任何问题欢迎在评论区留言哦~

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