【C++】类与对象(2)

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前言

在前面，给大家介绍了类与对象一些初步的相关语法。在这里，将进一步给大家介绍类与对象的6个默认成员函数。

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一、类的6个默认成员函数

所谓默认成员函数就是我们自己不写，编译器也会自己生成的成员函数称为默认成员函数。有下面6个：

• 构造函数：用于创建和初始化类的对象，可以有多个重载形式，如果没有显式定义，编译器会生成一个无参的默认构造函数。
• 析构函数：用于在对象销毁时清理类的资源，只能有一个，如果没有显式定义，编译器会生成一个空的默认析构函数。
• 拷贝构造函数：用于用已存在的类对象创建新的对象，只能有一个参数，且必须是对本类类型对象的引用（一般用const修饰），如果没有显式定义，编译器会生成一个按位拷贝的默认拷贝构造函数。
• 赋值运算符重载：用于实现类对象之间的赋值操作，只能有一个参数，且必须是对本类类型对象的引用（一般用const修饰），如果没有显式定义，编译器会生成一个按位赋值的默认赋值运算符重载。
• 取地址运算符重载：用于返回类对象的地址，没有参数，返回值是指向本类类型对象的指针，如果没有显式定义，编译器会生成一个返回this指针的默认取地址运算符重载。
• const取地址运算符重载：用于返回const类对象的地址，没有参数，返回值是指向const本类类型对象的指针，如果没有显式定义，编译器会生成一个返回this指针的默认const取地址运算符重载。

二、构造函数

1.概念

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。

class Myclass
{// 构造函数Myclass(){...}
};

2.特性

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。
对象在实例化的时候已经开好空间了。
其有如下特征：

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。

class Myclass
{// 无参构造函数Myclass(){...}// 带参构造函数Myclass(int a,int b){...}
};int main()
{Myclass class1; //调用无参构造函数Myclass class2(1,2); //调用有参构造函数
}

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。
6. C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。默认生成的构造函数会初始化自定义类型，但不会初始化内置类型。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。
7. 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 Myclass
{
public:// 无参构造函数Myclass(){...}// 带参构造函数Myclass(int a,int b){...}private:// 在声明时给默认值int a = 1;int b = 1;
};

8. 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，都可以认为是默认构造函数。
9. 编译器对内置类型调用自己的构造函数，没显示实现就调用默认构造函数。对自定义类型，如类1中声明了另一个类2，在类1实例化的时候，编译器就会自动调用类2的默认构造函数，如果类2没有默认构造函数，编译器就会报错。

3.初始化列表

虽然上述构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称为对对象中成员变量的初始化，构造函数体中的语句只能将其称为赋初值，而不能称作初始化。因为初始化只能初始化一次，而构造函数体内可以多次赋值。
而对象初始化的真正地方在初始化列表，也是构造函数的一部分。
初始化列表：以一个冒号开始，接着是一个以逗号分隔的数据成员列表，每个"成员变量"后面跟一个放在括号中的初始值或表达式。

class Myclass
{
public:Myclass(int a,int b):_a(a),_b(b){...}private:int _a = 1;int _b = 1;
};

特点：

1. 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)。
2. 类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：
   引用成员变量
const成员变量
自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

class A
{
public:A(int a):_a(a){}
private:int _a;
};class Myclass
{
public:Myclass(int a,int ref):_a(a),_ref(ref),_n(1){...}private:A _a; // 没有默认构造函数int& _ref; // 引用const int _n; // const
};

3. 尽量使用初始化列表初始化，因为不管你是否使用初始化列表，对于自定义类型成员变量，一定会先使用初始化列表初始化。
4. 成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关。

三、析构函数

1.概念

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。

class Myclass
{// 构造函数Myclass(){...}// 析构函数~Myclass(){...}
};

2.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
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. 同默认生成的构造函数相同，对于内置类型不做处理，对于自定义类型调用默认析构函数。
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；有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏。

四、拷贝构造函数

1.概念

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 Myclass
{// 构造函数Myclass(){...}// 析构函数~Myclass(){...}// 拷贝构造函数Myclass(const Myclass& class){...}
};

2.特性

• 拷贝构造函数是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。这是由于传值调用会形成新的拷贝构造，新的拷贝构造又需要传值，传值有需要调用拷贝构造，就会无穷递归。使用引用传参，避免了传值调用时形成新的拷贝构造。
• 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。
  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。
• 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。
• 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
  不过，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。

五、赋值运算符重载

1.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。

• 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)

class Myclass
{
public:// 构造函数Myclass(){...}// 析构函数~Myclass(){...}// 拷贝构造函数Myclass(const Myclass& class){...}// 左操作数是this，指向调用函数的对象// 重载==，判断两个类是否相等bool operator==(const Myclass& class){return _a==class._a && _b==class._b;}
private:int _a;int _b;
};

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 ?: . 注意以上5个运算符不能重载。
• 可以重载成类的成员函数，也可以重载成全局函数，只不过重载成全局函数时就没有this指针了，需要给两个参数。

2.赋值运算符重载

• 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 ：要复合连续赋值的含义

注意：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，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。
• 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。

3.前置++和后置++重载

// 前置++：返回+1之后的结果
// 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
Myclass& operator++()
{}
// 后置++
// 后置++重载时多增加一个int类型的参数
// 但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递
// 这样和前置++便形成了函数重载
Myclass operator++(int)
{}

注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this+1。

六、取地址及const取地址操作符重载

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。

class Myclass
{
public:Myclass* operator&(){return this;}const Myclass* operator&() const{return this;}
private:int _a;int _b;
};

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总结

本篇文章介绍了类与对象的6个默认成员函数，这也是类与对象最核心的知识，希望对大家有所帮助。