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【C++】类和对象（二）

article 2024/10/23 3:39:04

类和对象（二）

类中有六个默认成员函数：

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，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

class Date {};

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PXhmGDgv-1678794062412)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311153324321.png)]$

默认成员函数，我们如果不写，编译器就会自动生成一个

但是如果我们实现了任意一个成员函数，编译器就不会会生成了

构造函数：

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。

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，而是初始化对象。
其特征如下：

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。
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。

using namespace std;
class Stack
{
public:
	//构造函数
	Stack()
	{
		_a= nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
    private:
	// 成员变量
	int* _a;
	int _size;
	int _capacity;
}

class Date
{
 public:
/*
// 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成
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()
{
// 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
Date d1;
return 0;
}

有参构造函数和无参构造函数:

注意：如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明

Stack st;//无参的时候需要这么写，不可以Stack st（）这个是报错
Stack st(4);//有参和无参的写法区别

为什么这里无参构造函数，调用时加括号：Stack st（）会报错？

编译器不清楚你到底要定义出一个对象还是定义个函数出来

这里我们写两个构造函数太过于麻烦了，可以利用全缺省来优化

Date(int year=2023, int month=3, int day=11)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Zh8FZbDM-1678794062413)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311155255296.png)]$

下面这两个函数，是否可以同时存在？

Date()
	{
		_year = 2023;
		_month = 3;
		_day = 11;
	}
	Date(int year=2023, int month=3, int day=11)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

从语法上，是可以同时存在，因为这两个完全符合重载函数的定义

实际上，这里是不可以同时存在的，因为编译器说他重载函数的调用不明确

$> [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ETAOM7dJ-1678794062413)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311155810692.png)]$

默认构造函数的问题：

默认生成构造数，内置类型成员不做处理，
自定义类型的成员，会去调用它的默认构造（这里指的默认构造是指不用传参数的构造函数）

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-O47xkkM7-1678794062413)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311161445220.png)]$

因为默认生成构造函数不会对内置类型进行处理，因此才有下面这个情况

$(img-5IOzchOo-1678794062414)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311162332054.png)]$

生成默认的构造函但是看起来默认构造函数又没什么用？d对象调用了编译器生成的默
认构造函数，但是d对象_year/_month/_day，依旧是随机值。也就说在这里编译器生成的
默认构造函数并没有什么用？？

$> 解答：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5IOzchOo-1678794062414)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311162332054.png)]$

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，看看下面的程序，就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认成员函数。
class Time
{
public:
Time()
{
cout << "Time()" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
// 基本类型(内置类型)
int _year;
int _month;
int _day;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}

注意：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。

在声明的时候给缺省值：
private:
	//内置类型
	//在声明位置给缺省值
	int _year=1;
	int _month=1;//这里是声明不是初始化
	int _day=1;
当成员变量同时有自定义类型和内置类型时：

默认构造函数，只给自定义类型赋值，内置类型没有初始化

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：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。

因为调用是，会存在歧义。

一般建议，每个类都提供一个默认的构造函数

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。

因为调用是，会存在歧义。

一般建议，每个类都提供一个默认的构造函数

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Bl0PbDZt-1678794062414)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311172038425.png)]$

class Date
{
public:
Date()
{
_year = 1900;
_month = 1;
_day = 1;
}
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
void Test()
{
Date d1;
}

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，完成对象中资源的清理工作。

析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：

析构函数名是在类名前加上字符 ~。
无参数无返回值类型。
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
对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。

class Stack
{
public:
	//构造函数
	Stack()
	{
		_a = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
	}
	Stack(int n)//构造函数可以进行函数重载
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_size = 0;
	}
	~Stack()//析构函数不可以重载
	{//析构函数
		free(_a);
		_a = NULL;
	}
	//成员函数
   /*void Init(int n)
   {
	   _a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	   if (nullptr == _a)
	   {
		   perror("malloc申请空间失败");
		   return;
	   }

	   _capacity = n;
	   _size = 0;
   }*/

	void Push(int x)
	{
		//...
		_a[_size++] = x;
	}

	...

private:
	// 成员变量
	int* _a;
	int _size;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st;//无参的时候需要这么写，不可以Stack st（）这个是报错
	Stack st(4);//有参和无参的写法区别

	st.Push(1);
	//析构函数不需要调用，它会自动调用
	return 0;
}

析构函数不可以重载，并且它会自动调用，不需要你去调用它

class Date
{
public:
	Date()
	{
		_year = 2023;
		_month = 3;
		_day = 11;
	}
	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;
	d1.print();
	Date d2(2023,3,12);
	d2.print();
	return 0;
}

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Srj9O30s-1678794062414)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230311154946314.png)]$

关于编译器自动生成的析构函数，是否会完成一些事情呢？下面的程序我们会看到，编译器
生成的默认析构函数，对自定类型成员调用它的析构函数。

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方法中根本没有直接创建Time类的对象，为什么最后会调用Time类的析构函数？
// 因为：main方法中创建了Date对象d，而d中包含4个成员变量，其中_year, _month,_day三个是
// 内置类型成员，销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；而_t是Time类对象，所以在d销毁时，要将其内部包含的Time类的_t对象销毁，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Dat类的析构函
// 数，而Date没有显式提供，则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数，目的是在其内部调用Time
// 类的析构函数，即当Date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
// main函数中并没有直接调用Time类析构函数，而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数
// 注意：创建哪个类的对象则调用该类的析构函数，销毁那个类的对象则调用该类的析构函数

拷贝/复制函数：

拷贝构造函数：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。

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：

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。

Date(Date d)
	//这里语法编译编不过去的
	//如果能编译过去，这里应该是会无穷递归
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

这里语法编译编不过去的
如果能编译过去，这里应该是会无穷递归

为什么会无穷递归呢？

因为传值传参就是一个拷贝构造，拷贝构造也相当于传值传参，因此无穷递归

$> [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bTg86x2H-1678794062414)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230312091947389.png)]$

我们先来看一个示例：这两个调用有什么区别：

void func1(Date d)
	{

	}
	void func2(Date& d)
	{

	}
int main()
{
	Date d1;//2023.3.11
	//这两个调用什么区别吗？
	func1(d1);
	func2(d1);
	return 0;
}

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。

内置类型，编译器可以直接拷贝，浅拷贝
自定义类型的拷贝，需要调用构造函数

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。

都去调用拷贝构造函数就好了。

	Date d2 = d1;//这个也是拷贝构造

一般拷贝构造的参数会加const，防止有人把赋值语句的位置写反了。

Date(const Date& d)//这里强制要用引用&
	{//拷贝构造函数
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

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？
当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？

// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 10)
{
_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_size = 0;
_capacity = capacity;
}
void Push(const DataType& data)
{
// CheckCapacity();
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType *_array;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
s1.Push(1);
s1.Push(2);
s1.Push(3);
s1.Push(4);
Stack s2(s1);
return 0;
}

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CN3yvSJh-1678794062415)(C:\Users\小卢\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230314193941029.png)]$

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
时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。

拷贝构造的使用场景：

class Date
{
public:
	Date(int year = 2023, int month = 3, int day = 11)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)//这里强制要用引用&
	{//拷贝构造函数
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	int getmonthday(int year, int month)
	{
		int monthArr[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 monthArr[month];
	}
	Date GetXDay(int x)
	{//计算x天后的日期
		_day += x;
		while (_day > getmonthday(_year, _month))
		{
			_day -= getmonthday(_year, _month);
			++_month;
			if (_month == 13)
			{
				_year++;
				_month = 1;
			}
		}
		return *this;
	}
	void print()
	{
		cout << _year << '.' << _month << '.' << _day << endl;
	}
private:
	//内置类型
	//在声明位置给缺省值
	int _year = 1;
	int _month = 1;//这里是声明不是初始化
	int _day = 1;
};
int main()
{
	//写一个时间计算器
	//算算150天以后的日期
	Date d1(2023, 3, 12);
	Date d2 = d1.GetXDay(150);//2023.8.9
	d1.print();//d1和d2都被改了
	d2.print();
	return 0;
}

Date GetXDay(int x)
	{//计算x天后的日期
		Date tmp = *this;//这两行都是拷贝构造出来一个临时变量出来
		//Date tmp(*this);
		tmp._day += x;
		while (tmp._day > getmonthday(tmp._year, tmp._month))
		{
			tmp._day -= getmonthday(tmp._year, tmp._month);
			++tmp._month;
			if (tmp._month == 13)
			{
				tmp._year++;
				tmp._month = 1;
			}
		}
		return tmp;
	}