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类的6个默认成员函数
如果一个类中什么都没有,简称为空类。
空类中并不是什么都没有。当类中什么都不写时,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,编译器会自动生成的成员函数成为默认成员函数。
构造函数
概念
对于以下Date
类
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Init(2024,1,1);
d1.Print();
Date d2;
d2.Init(2024,5,3);
d2.Print();
return 0;
}
对于Date
类,可以通过Init
公有方法给对象设置日期,但是C++提供了一个函数,能在对象创建时就将信息设置进去。
构造函数时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。
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对象创建对象,而是初始化对象。
其具有以下特征:
- 函数名与类名相同
- 无返回值
- 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数
- 构造函数可以重载
class Date
{
public:
// 无参构造函数
Date()
{}
// 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(2024,5,3); // 调用带参构造函数
// 注意:如果通过无参构造函数创建对象,对象后面不用跟括号,否则就成了函数声明
// 如:Date d3();
// 声明了d3函数,该函数无参,返回一个日期类型对象
// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
}
- 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,编译器将不在生成。
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;
// 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
return 0;
}
- 关于编译器生成的默认成员函数,大家可能会有疑惑:不实现构造函数的情况下,编译器会自动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d1对象的
_year
_month
_day
,依旧是随机值。也就是说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么作用。
解答:C++把类型分为内置类型和自定义类型。我们可以通过下面的程序来观察编译器生成的默认构造函数对内置类型和自定义类型的处理。
class Time
{
public:
Time()
{
cout << "Timd()" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
// 内置类型
int _year;
int _month;
int _day;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
运行上面的程序我们可以发现:C++中编译器生成的默认构造函数,对内置类型不做处理,对自定义类型,会调用它的默认构造函数。
不过在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。
class Time
{
public:
Time()
{
cout << "Timd()" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
// 内置类型
int _year = 2024;
int _month = 5;
int _day = 3;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
- 无参的构造函数和全缺省的构造函数都成为默认构造函数,并且默认构造函数只能有一个。
注意:无参构造函数、全缺省默认构造函数、我们没有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。
class Date
{
public:
// 无参构造函数
Date()
{
_year = 2024;
_month = 5;
_day = 3;
}
// 全缺省构造函数,和上面的无参构造函数只能存在一个
Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 3)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
析构函数
概念
了解了构造函数之后,我们再来看析构函数。
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,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,完成对向中国资源的清理工作。
特性
析构函数是特殊的成员函数,具有以下特性:
- 析构函数名是在类名前加上字符
~
- 无参数、无返回类型
- 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(因为析构函数没有参数)
- 对象生命周期结束时,C++编译系统自动调用析构函数。
typedef int DataType;
class Stack
{
Stack(int capacity = 4)
{
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (NULL == _array)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
// 其他方法...
~Stack()
{
if(_array != nullptr)
{
free(_array);
_arraay = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
int _capacity;
int _size;
};
void TestStack()
{
Stack s;
s.Push(1);
s.Push(2);
}
- 关于编译器自动生成的析构函数,我们可以通过下面的程序来了解。
class Time
{
public:
~Time()
{
cout << "~Time()" << endl;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
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方法中我们并没有直接创建Time类对象,而最后却调用了Time类的析构函数
// 因为main方法张创建了Date类对象d,d中包含三个内置类型成员变量和一个Time类对象
// 对于内置类型成语,销毁时不需要资源清理,最后由系统直接对其内存回收即可
// 而_t是Time类对象,所以在d销毁时,要将其内部包含的Time类对象_t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类自动生成一个析构函数
// 目的是在其内部调用Time类的析构函数,
// 即当Date类对象销毁时,要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁
// 注意:创建哪个类的对象则调用该类的构造函数,销毁哪个对象则调用哪个类的析构函数
- 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,当类中成员变量全部是自定义类型时,也可以不写析构函数,但要保证每个自定义类型的析构函数正确。有资源申请时,一定要写,否则会造成资源泄露,比如Stack类。
拷贝构造函数
概念
在创建对象时,我们想创建一个与已存在对象一模一样的新对象,这时就需要用到拷贝构造函数。
拷贝构造函数:只有单个形参时,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。
特性
拷贝构造函数也是特殊的成员函数,具有以下特性:
- 拷贝构造函数时构造函数的一个重载形式
- 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 = 2024, int month = 5, int day = 3)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// Date(const Date d) // 错误写法,会引发无穷递归
Date(const Date& d) // 正确写法
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
- 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 = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
Time(const Time& t)
{
_hour = t._hour;
_minute = t._minute;
_second = t._second;
cout << "Time(const Time& t)" << endl;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
// 内置类型
int _year;
int _month;
int _day;
// 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类没有显式定义拷贝构造函数,所以编译器会自动给Date类生成一个默认的拷贝构造函数
Date d2(d1);
return 0;
}
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。
- 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?
像日期类这样的类是没有必要的,但是有一些类是需要我们自己实现的,比如下面的例子。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 10)
{
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (NULL == _array)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
// 其他方法...
~Stack()
{
if(_array != nullptr)
{
free(_array);
_arraay = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
int _size;
int _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
s1.Push(1);
s1.Push(2);
s1.Push(3);
s1.Push(4);
Stack s2(s1);
return 0;
}
这里运行程序会发现程序崩溃,这是因为当我们没有显式实现默认拷贝构造函数时,编译器自动生成的默认拷贝构造函数时按照字节进行的值拷贝,所以s1和s2的_array存储的是同一个地址,而程序结束后,执行析构函数,先对s2进行资源清理,回收了_array指向的地址,而对s1进行资源回收时又想要回收_array指向的地址,同块内存空间被多次释放,导致程序崩溃。
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,则拷贝构造函数必须自己显式定义,否则就是浅拷贝(值拷贝)。
- 拷贝构造函数的典型调用场景:
- 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 = 2024, int month = 5, int day = 3)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
cout << "Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 3)" << endl;
}
Date(const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
cout << "Date(const Date& d) " << this << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date() " << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date Test(Date d)
{
Date tmp(d);
return tmp;
}
int main()
{
Date d1;
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。
赋值运算符重载
运算符重载
C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载,运算符重载时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相似。
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)
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
.*
::
sizeof
?:
.
以上五个操作符不能重载。
// 全局的operator==
class Date
{
pubilc:
Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 3)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 这里会发现运算符重载成全局就需要成员变量时共有的
// 为了保证其封装性,可以用友元(下一篇会介绍)解决,或者重载成成员函数
bool opeartor==(const Date& d1, const Date& d2)
{
return d1._year == d2._year
&& d1._month = d2._month
&& d1._day = d2.day;
}
void Test()
{
Date d1;
Date d2;
cout << (d1 == d2) << endl;
}
class Date
{
pubilc:
Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 3)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
bool operator==(const Date& d)
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
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
:要符合连续赋值的含义
class Date
{
pubilc:
Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 3)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
Date& operator=(const Date& d)
{
if(this != &d)
{
_year = d.year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
- 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& left, const Date& right)
{
if (&left != &right)
{
left._year = right._year;
left._month = right._month;
left._day = right._day;
}
return left;
}
// 编译失败
// error c2801:“operator =”必须是非静态成员
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重载运算符重载,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。
- 用户没有显式实现时,编译器会生成一个默认赋值运算符重载,以值的方式逐字节拷贝。注意:内置类型成员变量是直接赋值的,而自定义类型成员变量需要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)
{
if(this != &t)
{
_hour = t._hour;
_minute = t._minute;
_second = t._second;
}
return *this;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
int _year;
int _month;
int _day;
Time _t;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2;
d1 = d2;
return 0;
}
既然编译器生成的默认赋值运算符重载已经可以完成字节序的值拷贝了,还需要我们自己实现吗?其实和拷贝构造是一样的,如果涉及到资源管理,我们就必须要自己实现,否则在析构时会因为同一块内存空间被多次释放而导致程序崩溃。
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。
前置++ 和 后置++ 重载
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// 前置++:返回+1之后的结果
Date& operator++()
{
_day += 1;
return *this;
}
// 后置++
// 前置++和后置++都是一元运算符,为了让前置++与后置++能正确形成重载
// c++规定:后置++重载是多增加一个int类型的参数,但调用函数时该蚕食不用传递,编译器自动传递
// 这里的tmp是临时对象,因此只能以值的方式返回,不能返回引用
Date operator++(int)
{
Date tmp = *this;
_day += 1;
return tmp;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2;
d = d1++;
d = ++d1;
}
const成员
将const
修饰的“成员函数”称之为const成员函数,const
修饰类成员函数,实际修饰该成员隐含的this
指针,表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。
我们来看下面代码
class Date
{
public:
Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 3)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << "Print()" << endl;
cout << "year:" << _year << endl;
cout << "month:" << _month << endl;
cout << "day:" << _day << endl << endl;
}
void Print() const
{
cout << "Print()const" << endl;
cout << "year:" << _year << endl;
cout << "month:" << _month << endl;
cout << "day:" << _day << endl << endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
void Test()
{
Date d1;
d1.Print();
const Date d2;
d2.Print();
}
注意:const对象不可以调用非const成员函数,非const对象可以调用const成员函数。
const成员函数内不可以调用其他非const成员函数,非const成员函数内可以调用其他的const成员函数。
取地址 及 const取地址 操作符重载
这两个默认成员函数一般不用重新定义,编译器默认会生成
class Date
{
public:
Date* operator&()
{
return this;
}
const Date* operator() const
{
return this;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
这两个运算符一般不需要重载,使用编译器生成的默认取地址的重载即可,只有特殊情况,太需要重载,比如想让别人获取到指定的内容。
日期类的实现
头文件
Date.h
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
// 默认构造函数
Date(int year = 2024, int month = 5, int day = 3);
// 析构函数可以不用写
// ~Date()
// 拷贝构造函数
Date(const Date& d);
// 赋值重载函数
Date& operator= (const Date& d);
// 打印函数
void Print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
//获取月份天数函数
int GetMonthDay(int year, int month)const;
// 日期+=天数
Date& operator+=(int day);
// 日期+天数
Date operator+(int day)const;
// 日期-天数
Date operator-(int day)const;
// 日期-=天数
Date& operator-=(int day);
// 前置++
Date& operator++();
// 后置++
Date operator++(int);
// 后置-
Date operator--(int);
// 前置-
Date& operator--();
// >运算符重载
bool operator>(const Date& d);
// ==运算符重载
bool operator==(const Date& d);
// >=运算符重载
bool operator >= (const Date& d);
// <运算符重载
bool operator < (const Date& d);
// <=运算符重载
bool operator <= (const Date& d);
// !=运算符重载
bool operator != (const Date& d);
// 日期-日期 返回天数
int operator-(const Date& d);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
实现文件
Date.cpp
#include "Date.h"
Date::Date(int year, int month, int day)
{
if (month < 1 || month > 12 || day <= 0 || day > GetMonthDay(year, month))
{
cout << "非法日期" << endl;
return;
}
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date::Date(const Date& d)
{
// cout << "拷贝构造" << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
Date& Date::operator= (const Date& d)
{
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}
int Date::GetMonthDay(int year, int month)const
{
static int a[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
return 29;
return a[month];
}
Date& Date::operator+=(int day)
{
if (day > 0)
{
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
_month += 1;
if (_month == 13)
{
_year += 1;
_month = 1;
}
}
return *this;
}
else if (day < 0)
return operator-=(-day);
else
return *this;
}
Date Date::operator+(int day) const
{
if (day > 0)
{
Date tmp = *this;
tmp._day += day;
while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month))
{
tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
tmp._month += 1;
if (tmp._month == 13)
{
tmp._year += 1;
tmp._month = 1;
}
}
return tmp;
}
else if (day < 0)
return operator-(-day);
else
return *this;
}
Date& Date::operator-=(int day)
{
if (day > 0)
{
_day -= day;
while (_day <= 0)
{
_month -= 1;
if (_month == 0)
{
_year--;
_month = 12;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
}
else if (day < 0)
return operator+=(-day);
else
return *this;
}
Date Date::operator-(const int day)const
{
if (day > 0)
{
Date tmp = *this;
tmp._day -= day;
while (tmp._day <= 0)
{
tmp._month -= 1;
if (tmp._month == 0)
{
tmp._year--;
tmp._month = 12;
}
tmp._day += GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
}
return tmp;
}
else if (day < 0)
return operator+(-day);
else
return *this;
}
// 前置++
Date& Date::operator++()
{
return operator+=(1);
}
// 后置++
Date Date::operator++(int)
{
Date tmp = *this;
operator+=(1);
return tmp;
}
// 后置--
Date Date::operator--(int)
{
return operator-=(1);
}
// 前置--
Date& Date::operator--()
{
Date tmp = *this;
operator-=(1);
return tmp;
}
// >运算符重载
bool Date::operator>(const Date& d)
{
if (_year > d._year)
return true;
if (_year == d._year && _month > d._month)
return true;
if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day)
return true;
else
return false;
}
// ==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d)
{
return (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day);
}
// >=运算符重载
bool Date::operator >= (const Date& d)
{
return operator>(d) || operator==(d);
}
// <运算符重载
bool Date::operator < (const Date& d)
{
return !(operator>(d) || operator==(d));
}
// <=运算符重载
bool Date::operator <= (const Date& d)
{
return !(operator>(d));
}
// !=运算符重载
bool Date::operator != (const Date& d)
{
return !(operator==(d));
}
// 日期-日期 返回天数
//int Date::operator-(const Date& d)
//{
// int count = 0;
// if (*this > d)
// {
// while (*this != d)
// {
// count++;
// if (d + count == *this)
// break;
// }
// return count;
// }
// else if (*this < d)
// {
// while (*this != d)
// {
// count++;
// if (d - count == *this)
// break;
// }
// return -count;
// }
// else
// return 0;
//}
int Date::operator-(const Date& d)
{
int count = 0;
int flag = 1;
Date min = *this;
Date max = d;
if (*this > d)
{
min = d;
max = *this;
flag = -1;
}
while (min < max)
{
min++;
count++;
}
return count * flag;
}