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【C++初阶】第3课—类和对象(类的默认成员函数)

news 2026/2/10 16:58:22

文章目录

  • 1. 类的默认成员函数
  • 2. 构造函数
  • 3. 拷贝构造函数
    • 3.1 传值传参
    • 3.2 传值返回
    • 3.3 深拷贝和浅拷贝
    • 3.4 总结
  • 4. 析构函数
  • 5. 赋值运算符重载
    • 5.1 运算符重载
    • 5.2 赋值运算符重载
    • 5.3 日期类的实现
  • 6. 取地址运算符重载
    • 6.1 const 成员函数
    • 6.2 取地址运算符重载

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被称为默认成员函数
  • 一个类，我们不写的情况下编译器会生成6个默认成员函数，最重要的是前4个，最后两个仅做了解

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2. 构造函数

  • 构造函数是特殊的成员函数，且它的主要任务并不是开空间创建对象(我们经常使用的局部对象是栈帧创建时，空间就已经开好了)，而是对象实例化时初始化对象，就像我们实现栈Stack时，用的初始化函数Init()一样

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  • 构造函数的特点
  • 1. 构造函数的函数名与类名相同
  • 2. 构造函数无返回值，也不需要＋void
  • 3. 构造函数可以重载
  • 4. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数

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  • 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，那么编译器则不再生成
  • 默认构造函数分为3种：无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写编译器默认生成的构造函数
  • 默认构造函数有且仅有一个存在，不能同时存在
  • 不传实参就可以调用的构造函数就是默认构造函数
  • 我们不写，编译器默认生成的构造函数，对内置类型成员变量的初始化没有要求，是否初始化看编译器，而对于自定义类型的成员变量，要求调用这个成员变量的构造函数时初始化
  • 如果自定义类型的成员变量没有默认构造函数，编译器就会报错，之后我们想初始化该成员变量，就得借助初始化列表，这个后面讲

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3. 拷贝构造函数

  • 拷贝构造函数:构造函数的第一个参数是自身类的类型引用，并且其他额外的参数都有默认值，该构造函数就是拷贝构造函数
  • C++规定拷贝构造函数使用场景：自定义类型对象进行拷贝必须调用拷贝构造函数，自定义传值传参和传值返回都需要调用拷贝构造函数
  • 拷贝构造函数是构造函数的一个重载
  • 拷贝构造函数的参数只有一个，那就是类的类型对象的引用，如果使用传值调用，编译器会报错,因为传值调用会造成无穷递归
  • 对于内置类型，编译器会自己调用它的拷贝构造函数，不需要我们显式的实现，拷贝构造主要针对自定义类型对象的拷贝

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3.1 传值传参

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  • 这里Date d2(d1)，d1和d2都是自定义类的类型对象，因此两者之间拷贝需要调用拷贝构造函数

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  • 为啥拷贝构造函数的第一个参数需要＋引用符&呢？
  • 这是因为如果采取传值传参的形式，再传值传参之前需要先调用拷贝构造函数Date d(d1)，而拷贝构造函数又要传值传参，继续调用它的拷贝构造函数Date d(d1)，而拷贝构造函数又是传值传参，继续调用它的拷贝构造函数Date d(d1)，形成无穷递归
  • 如果采取传指针传参的形式，也可以避免死递归的情况，但是在C++里面加入引用后，引用比指针方便许多，安全许多，还不用开辟空间，故而一般用引用传参

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  • 那么为什么拷贝构造函数的第一个参数前面+const修饰呢？

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3.2 传值返回

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  • 引用返回和值返回的区别

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3.3 深拷贝和浅拷贝

  • 浅拷贝：一般编译器自己实现的拷贝构造就是浅拷贝，一个一个字节的拷贝，例如：值拷贝，或者地址拷贝，它会将一个指针变量存放的地址作为值也拷贝给另一个指针变量，这样就出现两个指针指向同一个地址
  • 深拷贝：对于拷贝构造的对象，它指向一块与源对象不同的空间，但空间大小和存放的内容相同
  • 浅拷贝

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  • 深拷贝

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  • 总结：我们想要实现的是来自两个不同空间的对象，将其中一个对象里面的资源内容拷贝到另一个对象里面，而不是连带地址一起拷贝过去，那么就用深拷贝，对于深拷贝而言，一个对象内容的改变不会影响另一个对象，而浅拷贝恰恰相反

3.4 总结

  • 对于上述提到的Date类，它只有内置类型，因此编译器默认生成的拷贝构造函数就够用
  • 对于类Stack，虽然它的成员变量也都是内置类型，但是_arr指向了开辟的空间，编译器默认生成的拷贝构造函数是浅拷贝，它会将变量的地址也拷贝过去，造成后续析构函数连续释放两次同一块内存空间的资源
  • 对于类MyQueue的拷贝构造，由于Stack的拷贝构造已经显式写出，那么这里就可以不写，因为编译器默认生成的MyQueue拷贝构造也是调用Stack的拷贝构造

4. 析构函数

  • 析构函数与构造函数不同，它不是对对象本身的销毁，比如局部对象是存在在栈中的，函数结束栈销毁，它就释放了。析构函数主要用来完成对对象中资源的清理工作，C++规定，对象在销毁时会自动调用析构函数
  • 构造函数和析构函数就像之前写的Init()和Destroy()函数
  • 析构函数的特点：
  • 1. 析构函数是在类名前加 ~
  • 2. 无参数无返回值(也不需要写void)
  • 3. 一个类只能有一个析构函数，若未显式定义，编译器会默认生成默认的析构函数
  • 4. 对象生命周期结束，系统会自动调用析构函数
  • 5. 跟构造函数类似，编译器生成的默认构造函数对内置类型成员不做处理，但是自定义类型的成员会调用它们的析构函数
  • 6. 不论我们是否显式的写析构函数。对于自定义类型成员，编译器都会调用它们的析构函数
  • 7. 如果类中没有申请资源时，可以不写使用编译器默认的析构函数；如果默认生成的析构函数就够用也可以不写；但是对于有资源申请的类，一定要写析构函数，避免会造成资源泄露
  • 8. 一个局部域的多个对象，C++规定先定义的后析构

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  • 总结：对于有申请资源的类，析构函数一定要自己写；对于自定义类型成员，不论我们写不写析构函数，编译器都会调用它们的析构函数，就像MyQueue，前提是它的成员Stack的析构函数已经定义了，且析构函数在一个类中有且仅有一个

5. 赋值运算符重载

5.1 运算符重载

  • 运算符用于内置类型时，不需要重载，而当运算符用于类类型的对象时，必须换成对应的运算符重载
  • 运算符重载是一个具有特殊名字的函数，关键字是operator，后面+要定义的运算符，和其他函数一样，它也有返回类型和函数参数以及函数体
  • operator定义的运算符重载函数的参数至少有一个是类类型

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  • 运算符重载的参数个数应与源运算符的操作数个数相同.一元运算符有一个参数，二元运算符有两个参数，二元运算符的左侧运算对象传给第一个参数，右侧运算符对象传给第二个参数
  • 一元运算符：例如*p、++a等，它们只有一个参数；二元运算符：例如a+b、a^b等，它们有两个参数
  • 如果一个重载运算符的函数是成员函数，那么它的第一个运算对象默认传给隐式的this指针，因此重载运算符作为成员函数时，它的参数比运算对象少一个

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  • 访问类的私有成员变量除了上面的运算符重载作为成员函数外，还可以间接访问

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  • 运算符重载之后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持一致
  • 不能通过语法中没有的符号来创建新的操作符，例如：operator@
  • 5个不能重载的运算符：.*   ::   sizeof  ?:   .
  • . *用来作为访问成员函数的操作符

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5.2 赋值运算符重载

  • 赋值运算符重载是一个默认成员函数，用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值
  • 赋值运算符重载与拷贝构造有异曲同工之妙，但是两者作用的对象不同，拷贝构造是将一个已经存在的对象拷贝赋值给创建的对象
  • 赋值运算符重载是一个运算符重载，规定重载必须为成员函数，参数建议＋const修饰，避免传值传参产生拷贝和错误赋值等操作
  • 如果赋值运算符重载有返回值，建议写成类类型的引用，减少拷贝，提高效率，也是为了支持连续赋值
  • 若没有显式写赋值运算符重载，编译器会默认生成一个默认赋值运算符重载，该默认赋值运算符重载与默认拷贝构造类似，也会产生深拷贝和浅拷贝的问题，对自定义类型的成员变量会调用它的赋值运算符重载
  • 若返回的是*this,则它返回的其实是运算符左边的对象，因为*this就是左值对象

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  • 浅拷贝

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  • 深拷贝

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  • 对于Stack类的对象，由于它是自定义类型，我们需要显式的写赋值运算符重载；而对于MyQueue类自定义的对象，则不需要写，因为编译器生成的默认赋值运算符重载会调用Stack里面的赋值运算符重载

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5.3 日期类的实现

  • 一个类重载的运算符要有意义，例如Date类的operator-具有意义，而operator+就没有意义
  • 因为日期的加法运算需要特殊处理，满30天月份进1等，而减法则代表差多少天
  • 重载++运算符时，C++为了区分前置++和后置++，规定：后置++重载时，增加一个int形参，跟前置++构成函数重载，容易区分

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  • 类里面的成员函数之间也可以相互调用

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  • 前置++和后置++、前置- -和后置- -

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  • 日期相减

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  • 重载<<和>>运算符时，需要重载为全局函数，若重载为成员函数，this指针会占用第一个形参位置，而第一个形参是左侧运算对象，调用时就变成了对象<<cout，不符合使用习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第一个形参的位置就可以了，第二个参数位置当类类型对象

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  • 优化
  • 重载运算符<<和>>的函数声明需要写在全局，写在类里面this指针会占用第一个参数的位置，不符合语法习惯

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6. 取地址运算符重载

6.1 const 成员函数

  • const修饰的成员函数为const成员函数，一般const放置在函数参数后面
  • const实际修饰的是该成员函数的this指针，表明在该成员函数中对类的成员不做修改
  • 建议不对成员变量修改的成员函数都+const修饰

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6.2 取地址运算符重载

  • 取地址运算符分为普通取地址和const修饰的取地址运算符，一般编译器默认生成的就够用了，一般不会显示去实现，除非一些特殊的场景，比如不想让被人取到当前类对象的地址，可以显示写，随便返回一个地址

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