【c++初阶】类与对象(中)

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🍑类的默认成员函数

上一个篇章,我讲解了类的基本概念和一些简单的语法,今天我就来讲解类中重要的几个成员函数,这几个成员函数,在我们今后学习过程对我们有非常大的重用,今天就单独拿出来,详细的为大家讲解。

类里面大致有六个成员函数:

  1. 初始化和清理:起初始化作用的成员函数,是构造函数。起清理作用的成员函数,是析构函数。

  2. 拷贝赋值:起拷贝作用的成员函数,是拷贝函数。起赋值作用的成员函数,是赋值重载。赋值重载又分为运算符重载和函数重载。

  3. 取地址重载: 大家可以按照字面意思理解。

🍑构造函数

🍍定义

构造函数是一种特殊的方法,主要用于在创建对象时初始化对象,即为对象成员变量赋初始值,总与new运算符一起使用在创建对象的语句中。构造函数的名称应与类的名称完全相同,它不具有任何类型,也没有返回值。构造函数的主要目的是在创建对象时执行一些初始化操作,确保对象在创建时处于正确的状态。

构造函数是一个特殊的成员函数,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看空间创建对象,而是初始化对象。

🍍特点

  1. 函数名与类名相同。
  2. 无返回值。
  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。
  5. 构造函数可以带参数,这使得程序员能够在创建对象时提供初始值,这种带参数的构造被称为带参构造函数。
  6. 如果在类中没有显示定义构造函数,系统会自动提供一个默认构造函数,这个默认构造函数不会执行任何操作,所有的成员变量都将使用其默认值进行初始化。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
8. 我们不写构造函数,编译器默认生成的那个函数,叫默认构造函数。
9. 无参构造函数也可以叫默认构造函数。
10. 全缺省函数也可以叫默认构造函数。

默认构造还有一个缺陷: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/double等等,自定义类型就是我们自己根据语法规则重新定义的class/struct等等。系统只会处理自定义类型,而不会处理内置类型成员。但是在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。

🍍实际用法

  1. 现在我们根据上面构造函数的特点实际用代码给大家演示:

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构造函数名称与类名相同,且无返回值。

构造函数可以重载,在这里也就是一个带参数,一个不带参数。

  1. 调用无参构造函数时,对象后面不用跟括号,否则就成了函数声明。

如:

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这样写就不是调用该函数了,只是声明了v3函数,该函数无参,返回一个Add类型的对象。

  1. 现在针对默认构造解释:

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在类中没有显示定义时,从上图中可以看出left和right是随机值。这是系统默认生成了默认构造。

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上图中,程序成功运行,也就是说全缺省构造函数也是相当于默认构造函数,但是半缺省不是默认构造函数。

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当有显示定义构造后,系统就不会生成默认的构造函数,这里就会报错。

  1. 上面在构造函数特点中写到,“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。”

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在C++11中类里面自定义类型可以在声明时赋初值但是自定义类型还不可以。

🍑析构函数

🍍定义

析构函数是C++中的一个特殊成员函数,它在对象的生命周期结束时自动被调用。析构函数的主要任务是释放对象在生命周期中可能获取的所有资源,如动态分配的内存等等。

析构函数与构造函数的功能相反,。析构函数不是完成对象本身的销毁。局部对象销毁工作时由编译器完成,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

🍍特点

  1. 析构函数名与类名相同,只不过需要在名前加字符~。
  2. 无参数和无返回值。
  3. 一个类只能有一个析构函数,若未显示定义,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++编译系统自动调用析构函数。
  5. 析构函数的执行顺序与构造函数相反。首先构造的对象,最后析构,最后构造的对象,首先析构。

🍍实际用法

  1. 普通写法:

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这是普通函数的写法,没有涉及到空间的释放。当然也可以不写。没有空间使用时,都可以使用系统提供的默认析构函数就可以了。

  1. 有空间释放的析构函数的写法:
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    这就是栈中析构函数的写法。

  2. 析构函数与构造函数的执行顺序:

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大家从上图中应该就可以看出,析构函数和构造函数的执行顺序是相反。

🍑拷贝构造函数

🍍定义

拷贝构造函数是一个特殊的构造函数,用于创建一个新对象作为现有对象的副本。

拷贝构造函数大家可以从字面来理解,什么是拷贝,不就是复制吗,专业语就是赋值,下面会为大家详细解释。

拷贝构造函数只有单个形参,该形参是对本类型对象的引用(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。

但是需要注意的是拷贝有深拷贝和浅拷贝。大致的说就是有部分开了空间,就需要深拷贝。没有开空间就只要浅拷贝。

🍍特点

  1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
  2. 无返回值但有一个参数。
  3. 拷贝分为浅拷贝和深拷贝。
  4. 每个类都存在拷贝构造函数,尽管不显示定义,编译器会提供默认的拷贝构造函数。
  5. 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,因为会引起无限递归

🍍实际用法

  1. 浅拷贝,也就是没有占用空间:

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该类中拷贝构造就如上图所写,拷贝构造有两种写法。

  1. 深拷贝,占用空间:

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典型的拷贝构造函数,就是栈中的拷贝构造函数,由于栈是占用空间的,它的拷贝构造是一定会深拷贝。

当然还有一种特殊的情况,就是队列,队列虽然也占用了空间,但是实际上它是调用栈的拷贝构造函数,大家有兴趣可以去试试。

  1. 传值引发的无限递归拷贝:

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错误写法就是传值拷贝,会引发无限递归。

过程:

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值传递是会调用拷贝构造。

传值拷贝本身并不会直接导致程序无限递归,无限递归是由于函数不断的调用自身,且没有适当结束的条件,就形成了无限递归。

为了防止这种错误,拷贝构造必须使用指针或者引用,不过现在常用的是引用,很少指针。

总结:

  1. 内置类型成员完成值拷贝。
  2. 自定义类型成员调用这个成员的拷贝构造(前提是有一个成员的拷贝构造,如:队列调用栈的拷贝构造)。
  3. 顺序表、链表、二叉树等等的类,都需要深拷贝。

🍑赋值重载函数

🍍运算符重载

🍌定义

运算符重载是C++中一项强大的特性,它允许程序员重新定义或重载大部分C++内置的运算符,以便它们能用于用户自定义的类型。通过运算符重载,可以使自定义类型的对象像内置类型一样使用运算符,从而提高代码的可读性和易用性。

🍌特点

  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参数
  3. 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。
  4. 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
  5. (.* :: sizeof ? : .) , 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。

🍌实际用法

  1. 内置类型对象可以直接使用各种运算符,内置类型都是简单类型。

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2. 自定义类型需要用关键字才能用运算符:

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下面那种是operator不放在类里面的写法,不过operator基本都写在类里面,所以还有一种写法:
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当然不仅仅只有这一种,还有减法等等。
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大家从程序执行结果来看运算符==是看两者是否相等,相等返回1,不相等返回0。而<和>也是同样如此。返回的都是布尔值。

实际上operator是一个函数,如:

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这就是operator在类中的写法。

有的人可能会问传过去的不是两个参数吗,为什么在operator中只接收了一个参数?问出这个问题的可能是忘了C++中的this指针,this指针已经指向了第一个参数,所以不用传第一个参数过去。

🍍赋值运算符重载

  1. 参数类型:const T&,传递引用可以提高传参效率
  2. 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
  3. 检测是否自己给自己赋值
  4. 返回*this :要复合连续赋值的含义

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上图中就是赋值运算符重载的写法。

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,否则就要传同等数量的参数了。

在前面有写了默认构造函数和默认析构函数等等,这里赋值运算符重载,也是有相关默认赋值运算符重载,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,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。对于一些没有涉及到资源管理的可以用系统默认的赋值运算符重载,而涉及到的就必须自己重新写,比如栈等等。

🍑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。

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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,才需
要重载,比如想让别人获取到指定的内容!

本次所写到的六个类的默认成员函数的知识点,到此就写完了,如果有些知识点我写的有误或者没写到,欢迎大家指正!!!

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