最具口碑的企业网站建设,简历免费模板下载,组织建设一百年心得体会,工商注册名字查询系统文章目录类与对象#xff08;1#xff09;类与对象一1.0.面向过程和面向对象初步认识1.1.类的引入1.2.类的定义1.3.类的访问限定符及封装1.4.类的作用域1.5.类的实例化1.6.类的对象大小的计算1.8.类成员函数的this指针#xff08;2#xff09;类与对象二2.0类的6个默认成员…
文章目录类与对象1类与对象一1.0.面向过程和面向对象初步认识1.1.类的引入1.2.类的定义1.3.类的访问限定符及封装1.4.类的作用域1.5.类的实例化1.6.类的对象大小的计算1.8.类成员函数的this指针2类与对象二2.0类的6个默认成员函数2.1. 构造函数2.2. 析构函数2.3. 拷贝构造函数2.4. 赋值运算符重载2.5. const成员函数2.6. 取地址及const取地址操作符重载3类与对象三3.0.构造函数进一步理解3.1. Static成员3.2.友元3.3. 内部类3.4.匿名对象3.5.拷贝对象时的一些编译器优化类与对象
1类与对象一
1.0.面向过程和面向对象初步认识
C语言是面向过程的关注的是过程分析出求解问题的步骤通过函数调用逐步解决问题。C是基于面向对象的关注的是对象将一件事情拆分成不同的对象靠对象之间的交互完成。
1.1.类的引入
C语言结构体中只能定义变量在C中结构体内不仅可以定义变量也可以定义函数。比如之前在数据结构初阶中用C语言方式实现的栈结构体中只能定义变量现在以C方式实现会发现struct中也可以定义函数。下面的结构体的定义在C中更喜欢用class来代替。 C把结构体升级成类里面可以有函数类是一个整体。
typedef int DataType;
struct Stack
{
void Init(size_t capacity)
{
_array (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (nullptr _array)
{
perror(malloc申请空间失败);
return;
}
_capacity capacity;
_size 0;
}
void Push(const DataType data)
{
// 扩容
_array[_size] data;
_size;
}
DataType Top()
{return _array[_size - 1];
}
void Destroy()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array nullptr;
_capacity 0;
_size 0;
}
}
DataType* _array;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
int main()
{
Stack s;
s.Init(10);
s.Push(1);
s.Push(2);
s.Push(3);
cout s.Top() endl;
s.Destroy();
return 0;
}
成员变变量要加_,来区分成员变量和形参.
1.2.类的定义
class className
{
// 类体由成员函数和成员变量组成
}; // 一定要注意后面的分号class为定义类的关键字ClassName为类的名字{}中为类的主体注意类定义结束时后面分号不能省略。类体中内容称为类的成员类中的变量称为类的属性或成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。 类的两种定义方式
声明和定义全部放在类体中需注意成员函数如果在类中定义编译器可能会将其当成内联函数处理。类声明放在.h文件中成员函数定义放在.cpp文件中注意成员函数名前需要加类名: 一般情况下更期望采用第二种方式
1.3.类的访问限定符及封装
1、访问限定符 C实现封装的方式用类将对象的属性与方法结合在一块让对象更加完善通过访问权限选择性的将其接口提供给外部的用户使用。访问限定符只在编译时有用当数据映射到内存后没有任何访问限定符上的区别。可分为pubilc(公有)protected(保护)private(私有) 说明如下 public修饰的成员在类外可以直接被访问protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问(此处protected和private是类似的)访问权限作用域从该访问限定符出现的位置开始直到下一个访问限定符出现时为止如果后面没有访问限定符作用域就到 } 即类结束。class的默认访问权限为privatestruct为public(因为struct要兼容C) 2、C中struct和class的区别 C需要兼容C语言所以C中struct可以当成结构体使用。另外C中struct还可以用来定义类。和class定义类是一样的区别是struct定义的类默认访问权限是publicclass定义的类默认访问权限是private。在继承和模板参数列表位置struct和class也有区别。 3、封装 面向对象的三大特性封装、继承、多态。 在类和对象阶段主要是研究类的封装特性。 封装将数据和操作数据的方法进行有机结合隐藏对象的属性和实现细节仅对外公开接口来和对象进行交互。封装本质上是一种管理让用户更方便使用类。比如对于电脑这样一个复杂的设备提供给用户的就只有开关机键、通过键盘输入显示器USB插孔等让用户和计算机进行交互完成日常事务。但实际上电脑真正工作的却是CPU、显卡、内存等一些硬件元件。 现实生活中的实体计算机并不认识计算机只认识二进制格式的数据。如果想要让计算机认识现实生活中的实体用户必须通过某种面向对象的语言对实体进行描述然后通过编写程序创建对象后计算机才可以认识。比如想要让计算机认识洗衣机就需要 用户先要对现实中洗衣机实体进行抽象—即在人为思想层面对洗衣机进行认识洗衣机有什么属性有那些功能即对洗衣机进行抽象认知的一个过程在人的头脑中已经对洗衣机有了一个清醒的认识只不过此时计算机还不清 楚想要让计算机识别人想象中的洗衣机就需要人通过某种面向对象的语言(比如C、Java、Python等)将洗衣机用类来进行描述并输入到计算机中经在计算机中就有了一个洗衣机类但是洗衣机类只是站在计算机的角度对洗衣机对象进行描述的通过洗衣机类可以实例化出一个个具体的洗衣机对象此时计算机才能知道洗衣机是什么东西。用户就可以借助计算机中洗衣机对象来模拟现实中的洗衣机实体了。 在类和对象阶段,类是对某一类实体(对象)来进行描述的描述该对象具有那些属性那些方法描述完成后就形成了一种新的自定义类型才用该自定义类型就可以实例化具体的对象。 对于计算机使用者而言不用关心内部核心部件比如主板上线路是如何布局的CPU内部是如何设计的等用户只需要知道怎么开机、怎么通过键盘和鼠标与计算机进行交互。因此计算机厂商在出厂时在外部套上壳子将内部实现细节隐藏起来仅仅对外提供开关机、鼠标以及键盘插孔等让用户可以与计算机进行交互。 在C语言中实现封装可以通过类将数据以及操作数据的方法进行有机结合通过访问权限来隐藏对象内部实现细节控制哪些方法可以在类外部直接被使用。
1.4.类的作用域
类定义了一个新的作用域类的所有成员都在类的作用域中。在类体外定义成员时需要使用 ::作用域操作符指明成员属于哪个类域。
class Person
{
public:
void PrintPersonInfo();
private:
char _name[20];
char _gender[3];
int _age;
};
// 这里需要指定PrintPersonInfo是属于Person这个类域
void Person::PrintPersonInfo()
{
cout _name _gender _age endl;
}1.5.类的实例化
用类类型创建对象的过程称为类的实例化 类是对对象进行描述的是一个模型一样的东西限定了类有哪些成员定义出一个类并没有分配实际的内存空间来存储它比如入学时填写的学生信息表表格就可以看成是一个类来描述具体学生信息。类就像建造房子的图纸一样根据图纸建造好的房子就是图纸的一个实例。 一个类可以实例化出多个对象实例化出的对象占用实际的物理空间存储类成员变量Person类是没有空间的只有Person类实例化出的对象才有具体的年龄。
int main()
{
Person._age 100; // 编译失败error C2059: 语法错误:“.”
return 0;
}比如类实例化出对象就像现实中使用建筑设计图建造出房子类就像是设计图只设计出需要什么东西但是并没有实体的建筑存在同样类也只是一个设计实例化出的对象才能实际存储数据占用物理空间。
在private里面只能说是声明没有开空间比如Date d1这是对对象实例化就是开空间针对成员变量
1.6.类的对象大小的计算
一个类的大小实际就是该类中”成员变量”之和当然要注意内存对齐注意空类的大小空类比较特殊编译器给了空类一个字节来唯一标识这个类的对象。 成员函数是定义不存在对象里面。成员函数是放在公共区域代码段有的是指令即地址成员变量时独立存储的。 没有成员变量都是1个字节大小是1不存有效数据。
结构对齐规则 第一个成员在与结构体偏移量为0的地址处。其他成员变量要对齐到某个数字对齐数的整数倍的地址处。 注意对齐数 编译器默认的一个对齐数 与 该成员大小的较小值。 VS中默认的对齐数为8结构体总大小为最大对齐数所有变量类型最大者与默认对齐参数取最小的整数倍。如果嵌套了结构体的情况嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处结构体的整 体大小就是所有最大对齐数含嵌套结构体的对齐数的整数倍 1.8.类成员函数的this指针
1、this指针的引出
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year year;
_month month;
_day day;
}
void Print()
{
cout _year - _month - _day endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
int main()
{
Date d1, d2;
d1.Init(2022,1,11);
d2.Init(2022, 1, 12);
d1.Print();
d2.Print();
return 0;
}对于上述类有这样的一个问题 Date类中有 Init 与 Print 两个成员函数函数体中没有关于不同对象的区分那当d1调用 Init 函数时该函数是如何知道应该设置d1对象而不是设置d2对象呢 C中通过引入this指针解决该问题即C编译器给每个“非静态的成员函数“增加了一个隐藏的指针参数让该指针指向当前对象(函数运行时调用该函数的对象)在函数体中所有“成员变量”的操作都是通过该指针去访问。只不过所有的操作对用户是透明的即用户不需要来传递编译器自动完成。 2、this指针的特性:
this指针的类型类类型* const即成员函数中不能给this指针赋值。只能在“成员函数”的内部使用this指针本质上是“成员函数”的形参当对象调用成员函数时将对象地址作为实参传递给this形参。所以对象中不存储this指针。this指针是“成员函数”第一个隐含的指针形参一般情况由编译器通过ecx寄存器自动传递不需要用户传递
空指针Date* ptrnullptrptr-func()(假设函数里面没有解引用)正常运行ptr调用的时候不崩溃因为成员函数不在对象里没有发生解引用而且ptr空指针传给了thisfunc里面也没有解引用。*ptr.func()也是正常运行本质上是调用这个func它不在对象里面真正的意义是传给this。 ptr-init(2022,2,2)(假设函数里面发生解引用)会发生运行崩溃调用的时候不崩溃因为成员函数不在对象里但是里面解引用了所以会崩溃。
3、C语言和C实现Stack的对比 C实现
typedef int DataType;
typedef struct Stack
{
DataType* array;
int capacity;
int size;
}Stack;
void StackInit(Stack* ps)
{
assert(ps);
ps-array (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);
if (NULL ps-array)
{
assert(0);
return;
}
ps-capacity 3;
ps-size 0;
}
void StackDestroy(Stack* ps)
{
assert(ps);
if (ps-array)
{
free(ps-array);
ps-array NULL;
ps-capacity 0;
ps-size 0;
}
}
void CheckCapacity(Stack* ps)
{
if (ps-size ps-capacity)
{
int newcapacity ps-capacity * 2;
DataType* temp (DataType*)realloc(ps-array,
newcapacity*sizeof(DataType));
if (temp NULL)
{
perror(realloc申请空间失败!!!);
return;
}
ps-array temp;
ps-capacity newcapacity;
}
}
void StackPush(Stack* ps, DataType data)
{
assert(ps);
CheckCapacity(ps);
ps-array[ps-size] data;
ps-size;
}
int StackEmpty(Stack* ps)
{
assert(ps);
return 0 ps-size;
}
void StackPop(Stack* ps)
{
if (StackEmpty(ps))
return;
ps-size--;
}
DataType StackTop(Stack* ps)
{
assert(!StackEmpty(ps));
return ps-array[ps-size - 1];
}
int StackSize(Stack* ps)
{
assert(ps);
return ps-size;
}
int main()
{
Stack s;
StackInit(s);
StackPush(s, 1);
StackPush(s, 2);
StackPush(s, 3);
StackPush(s, 4);
printf(%d\n, StackTop(s));
printf(%d\n, StackSize(s));
StackPop(s);
StackPop(s);
printf(%d\n, StackTop(s));
printf(%d\n, StackSize(s));
StackDestroy(s);
return 0;
}C实现
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
void Init()
{
_array (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3);
if (NULL _array)
{
perror(malloc申请空间失败!!!);
return;
}
_capacity 3;
_size 0;
}
void Push(DataType data)
{
CheckCapacity();
_array[_size] data;
_size;
}
void Pop()
{
if (Empty())
return;
_size--;
}
DataType Top(){ return _array[_size - 1];}
int Empty() { return 0 _size;}
int Size(){ return _size;}
void Destroy()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array NULL;
_capacity 0;
_size 0;
}
}
private:
void CheckCapacity()
{
if (_size _capacity)
{
int newcapacity _capacity * 2;
DataType* temp (DataType*)realloc(_array, newcapacity *
sizeof(DataType));
if (temp NULL)
{
perror(realloc申请空间失败!!!);
return;
}
_array temp;
_capacity newcapacity;
}
}
private:
DataType* _array;
int _capacity;
int _size;
};
int main()
{
Stack s;
s.Init();
s.Push(1);
s.Push(2);
s.Push(3);
s.Push(4);
printf(%d\n, s.Top());
printf(%d\n, s.Size());
s.Pop();
s.Pop();
printf(%d\n, s.Top());
printf(%d\n, s.Size());
s.Destroy();
return 0;
}通过以上对比在用C语言实现时Stack相关操作函数有以下共性 每个函数的第一个参数都是Stack* 函数中必须要对第一个参数检测因为该参数可能会为NULL 函数中都是通过Stack*参数操作栈的 调用时必须传递Stack结构体变量的地址 结构体中只能定义存放数据的结构操作数据的方法不能放在结构体中即数据和操作数据的方式是分离开的而且实现上相当复杂一点涉及到大量指针操作稍不注意可能就会出错。 而C中通过类可以将数据 以及 操作数据的方法进行完美结合通过访问权限可以控制那些方法在类外可以被调用即封装在使用时就像使用自己的成员一样更符合人类对一件事物的认知。而且每个方法不需要传递Stack*的参数了编译器编译之后该参数会自动还原即C中 Stack *参数是编译器维护的C语言中需用用户自己维护。
2类与对象二
2.0类的6个默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有简称为空类。 空类并不是什么都没有任何类在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生成的成员函数称为默认成员函数。
class Date {};2.1. 构造函数
1、概念 对以下Date类
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year year;
_month month;
_day day;
}
void Print()
{
cout _year - _month - _day endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Init(2022, 7, 5);
d1.Print();
Date d2;
d2.Init(2022, 7, 6);
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如果每次创建对象时都调用该方法设置信息未免有点麻烦那能否在对象创建时就将信息设置进去呢 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。 2、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。
class Date
{public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.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(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数// 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// 以下代码的函数声明了d3函数该函数无参返回一个日期类型的对象// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)Date d3();
}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。
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;
}关于编译器生成的默认成员函数会有疑惑不实现构造函数的情况下编译器会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 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…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C11 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 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 1970;
int _month 1;
int _day 1;
// 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。
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;
};void Test()
{
Date d1;
}
以上程序经测试会报错对函数重载调用不明确无参和全缺省不能同时存在。
2.2. 析构函数
1、概念 知道了一个对象是怎么来的那一个对象又是怎么没的 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。 2、特性 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。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity 3)
{
_array (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (NULL _array)
{
perror(malloc申请空间失败!!!);
return;
}
_capacity capacity;
_size 0;
}
void Push(DataType data)
{
// CheckCapacity();
_array[_size] data;
_size;
}
// 其他方法...
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array NULL;
_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Date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。 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比如Date类有资源申请时一定要写否则会造成资源泄漏比如Stack类。
2.3. 拷贝构造函数
1、概念 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。 2、特征 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。
class Date
{
public:
Date(int year 1900, int month 1, int day 1)
{
_year year;
_month month;
_day day;
}Date(const Date d)
{
_year d._year;
_month d._month;
_day d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(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。
class Time
{
public:
Time()
{
_hour 1;
_minute 1;
_second 1;
}
Time(const Time t)
{
_hour t._hour;
_minute t._minute;
_second t._second;
cout Time::Time(const 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 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类并没有显式定义拷贝构造函数则编译器会给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。 4. 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。
// 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;
}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。 5. 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 class Date
{
public:
Date(int year, int minute, int day)
{
cout Date(int,int,int): this endl;
}
Date(const Date d)
{
cout Date(const Date d): this endl;
}
~Date()
{
cout ~Date(): this endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date Test(Date d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
int main()
{
Date d1(2022,1,13);
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。
什么时候用拷贝构造 实现析构函数释放空间去、即资源管理需要拷贝构造涉及到到空间使用且深拷贝的时候。
如下函数 一、对于Stack st2(st1)调用拷贝构造时涉及到指向同一块空间的问题存在俩方面影响。 1、插入删除数据会互相影响。 2、析构两次会造成程序崩溃。 所以就不能用默认的拷贝构造需要用深拷贝给别人开一块和它一样大的空间。 如Stack(const Stack st)。
二、对于类MyQueue 我们就不用写构造析构拷贝构造里面有两个自定义类型和一个内置类型它会生成默认的构造、析构、拷贝构造。 默认生成的拷贝构造和赋值重载 1、内置类型会完成浅拷贝值拷写 2、自定义类型去调用这个成员的拷贝构造
typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity 10){cout Stack(size_t capacity 10) endl;_array (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));if (nullptr _array){perror(malloc申请空间失败);exit(-1);}_size 0;_capacity capacity;}void Push(const DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] data;_size;}Stack(const Stack st){cout Stack(const Stack st) endl;_array (DataType*)malloc(sizeof(DataType)*st._capacity);if (nullptr _array){perror(malloc申请空间失败);exit(-1);}memcpy(_array, st._array, sizeof(DataType)*st._size);_size st._size;_capacity st._capacity;}~Stack(){cout ~Stack() endl;if (_array){free(_array);_array nullptr;_capacity 0;_size 0;}}
private:DataType *_array;size_t _size;size_t _capacity;
};class MyQueue
{
public:// 默认生成构造// 默认生成析构// 默认生成拷贝构造private:Stack _pushST;Stack _popST;int _size 0;
}
int main()
{Date d1(2023, 2, 5);d1.Print();Date d2(d1);Date d3 d1; // 拷贝构造d2.Print();Stack st1;st1.Push(1);st1.Push(2);st1.Push(4);Stack st2(st1);MyQueue q1;MyQueue q2(q1);return 0;
}2.4. 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。实际上就是让自定义类型对象使用运算符。 参数和操作数是对应的作为类成员函数形参比操作数目少1。
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 ?: . 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。
// 全局的operator
class Date
{
public:
Date(int year 1900, int month 1, int day 1){_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的就需要成员变量是公有的那么问题来了封装性如何保证
// 这里其实可以用我们后面学习的友元解决或者干脆重载成成员函数。
bool operator(const Date d1, const Date d2)
{return d1._year d2._year d1._month d2._month d1._day d2._day;
}
void Test ()
{Date d1(2018, 9, 26);Date d2(2018, 9, 27);cout(d1 d2)endl;
}
class Date
{
public:
Date(int year 1900, int month 1, int day 1)
{_year year;_month month;_day day;}// bool operator(Date* this, const Date d2)// 这里需要注意的是左操作数是this指向调用函数的对象bool operator(const Date d2)
{return _year d2._year; _month d2._month _day d2._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};2、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 要复合连续赋值的含义 用不用引用看出了作用域还在不在不在不能用在能用。
class Date
{
public :
Date(int year 1900, int month 1, int day 1){_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 ;
};2.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。
3.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:
// 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 d1;
Date d2;
d1 d2;
return 0;
}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。和拷贝构造具有相似的地方。可看拷贝构造。 3、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;
}
Date operator()
{_day 1;return *this;
}
Date operator(int)
{Date temp(*this);_day 1;return temp;
}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d;Date d1(2022, 1, 13);d d1; // d: 2022,1,13 d1:2022,1,14d d1; // d: 2022,1,15 d1:2022,1,15
return 0;
}前置返回1之后的结果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。 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this1而temp是临时对象因此只能以值的方式返回不能返回引用。 C规定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实际上是为了区分前置。
2.5. const成员函数
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函数隐含的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。 格式类型 函数名const
2.6. 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 ; // 年
int _month ; // 月
int _day ; // 日
};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
3类与对象三
3.0.构造函数进一步理解
1、构造函数体赋值 在创建对象时编译器通过调用构造函数给对象中各个成员变量一个合适的初始值。
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
{_year year;_month month;_day day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};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。 2、初始化列表 例如A a是对一个对象整体的定义但是必须给每个成员变量找一个定义的位置。
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 Date
{
public:Date(int year, int month, int day): _year(year), _month(month), _day(day)
{}
private:int _year;int _month;int _day;
};注意事项
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)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 B
{
public:B(int a, int ref):_aobj(a),_ref(ref),_n(10){}
private:A _aobj; // 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。
class Time
{
public:Time(int hour 0):_hour(hour){cout Time() endl;}
private:int _hour;
};
class Date
{
public:Date(int day){}
private:int _day;Time _t;
};
int main()
{Date d(1);
}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
class A
{
public:A(int a):_a1(a),_a2(_a1){}void Print() {cout_a1 _a2endl;}
private:int _a2;int _a1;
};
int main() {A aa(1);aa.Print();
}
A. 输出1 1
B.程序崩溃
C.编译不通过
D.输出1 随机值
选择D3、explicit关键字 构造函数不仅可以构造与初始化对象对于单个参数或者除第一个参数无默认值其余均有默认值的构造函数还具有类型转换的作用。
class Date
{
public:
// 1. 单参构造函数没有使用explicit修饰具有类型转换作用
// explicit修饰构造函数禁止类型转换---explicit去掉之后代码可以通过编译
explicit Date(int year)
:_year(year)
{}
/*
// 2. 虽然有多个参数但是创建对象时后两个参数可以不传递没有使用explicit修饰具有类型转换作用
// explicit修饰构造函数禁止类型转换
explicit Date(int year, int month 1, int day 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(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;
};
void Test()
{
Date d1(2022);
// 用一个整形变量给日期类型对象赋值
// 实际编译器背后会用2023构造一个无名对象最后用无名对象给d1对象进行赋值
d1 2023;
// 将1屏蔽掉2放开时则编译失败因为explicit修饰构造函数禁止了单参构造函数类型转
换的作用
}上述代码可读性不是很好用explicit修饰构造函数将会禁止构造函数的隐式转换。
3.1. Static成员
1、概念 声明为static的类成员称为类的静态成员用static修饰的成员变量称之为静态成员变量用static修饰的成员函数称之为静态成员函数。静态成员变量一定要在类外进行初始化实现一个类计算程序中创建出了多少个类对象。 静态成员函数没有this指针可以直接调用非静态都属于对象用this去调用。静态不能访问非静态成员
class A
{
public:A(){_count;cout 1 endl;}A(const A t){_count;cout 2 endl;}~A(){--_count;cout 3 endl;}static int GetACount(){return _count;}private:static int _count;
};
int A::_scount 0;
void TestA()
{A a1,a2;A a3(a1);cout A::GetACount() endl;
}
int main()
{TestA();return 0;
}2、特性 静态成员为所有类对象所共享不属于某个具体的对象存放在静态区静态成员变量必须在类外定义定义时不添加static关键字类中只是声明类静态成员即可用 类名::静态成员 或者 对象.静态成员 来访问静态成员函数没有隐藏的this指针不能访问任何非静态成员静态成员也是类的成员受public、protected、private 访问限定符的限制 3.2.友元
友元提供了一种突破封装的方式有时提供了便利。但是友元会增加耦合度破坏了封装所以友元不宜多用。友元分为友元函数和友元类问题现在尝试去重载operator然后发现没办法将operator重载成成员函数。因为cout的输出流对象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置。this指针默认是第一个参数也就是左操作数了。但是实际使用中cout需要是第一个形参对象才能正常使用。所以要将operator重载成全局函数。但又会导致类外没办法访问成员此时就需要友元来解决。operator同理。
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day): _year(year), _month(month), _day(day)
{}
// d1 cout; - d1.operator(d1, cout); 不符合常规调用
// 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this所以d1必须放在的左侧
ostream operator(ostream _cout)
{_cout _year - _month - _day endl;return _cout;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};友元函数可以直接访问类的私有成员它是定义在类外部的普通函数不属于任何类但需要在类的内部声明声明时需要加friend关键字。
class Date
{
friend ostream operator(ostream _cout, const Date d);
friend istream operator(istream _cin, Date d);
public:
Date(int year 1900, int month 1, int day 1)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream operator(ostream _cout, const Date d)
{
_cout d._year - d._month - d._day;
return _cout;
}
istream operator(istream _cin, Date d)
{
_cin d._year;
_cin d._month;
_cin d._day;
return _cin;
}
int main()
{
Date d;
cin d;
cout d endl;
return 0;
}说明 1、友元函数可访问类的私有和保护成员但不是类的成员函数 2、友元函数不能用const修饰 3、 友元函数可以在类定义的任何地方声明不受类访问限定符限制 4、一个函数可以是多个类的友元函数 5、友元函数的调用与普通函数的调用原理相同 友元类 友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数都可以访问另一个类中的非公有成员。
友元关系是单向的不具有交换性。 比如上述Time类和Date类在Time类中声明Date类为其友元类那么可以在Date类中直接访问Time类的私有成员变量但想在Time类中访问Date类中私有的成员变量则不行。友元关系不能传递如果C是B的友元 B是A的友元则不能说明C时A的友元。友元关系不能继承
class Time
{friend class Date; // 声明日期类为时间类的友元类则在日期类中就直接访问Time类
中的私有成员变量
public:
Time(int hour 0, int minute 0, int second 0)
: _hour(hour)
, _minute(minute)
, _second(second)
{}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
public:Date(int year 1900, int month 1, int day 1): _year(year), _month(month), _day(day){}void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second){// 直接访问时间类私有的成员变量_t._hour hour;_t._minute minute;_t._second second;}
private:int _year;int _month;int _day;Time _t;
};3.3. 内部类
1、概念 如果一个类定义在另一个类的内部这个内部类就叫做内部类。内部类是一个独立的类它不属于外部类更不能通过外部类的对象去访问内部类的成员。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。 注意内部类就是外部类的友元类参见友元类的定义内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类中的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。
2、特性
内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。注意内部类可以直接访问外部类中的static成员不需要外部类的对象/类名。sizeof(外部类)外部类和内部类没有任何关系。
class A
{
private:
static int k;
int h;
public:
class B // B天生就是A的友元
{
public:
void foo(const A a)
{
cout k endl;//OK
cout a.h endl;//OK
}
};
};
int A::k 1;
int main()
{A::B b;b.foo(A());return 0;
}3.4.匿名对象
class A
{
public:A(int a 0):_a(a){cout A(int a) endl;}~A(){cout ~A() endl;}
private:
int _a;
};
class Sum {public:int Sum_int(int n) {//...return n;}
};
int main()
{A a();
// 不能这么定义对象因为编译器无法识别下面是一个函数声明还是对象定义A()
// 但是我们可以这么定义匿名对象匿名对象的特点不用取名字
// 但是他的生命周期只有这一行我们可以看到下一行他就会自动调用析构函数Sum().Sum_int(10);return 0;
}3.5.拷贝对象时的一些编译器优化
在传参和传返回值的过程中一般编译器会做一些优化减少对象的拷贝这个在一些场景下还是非常有用的。
class A
{
public:A(int a 0):_a(a){cout A(int a) endl;}A(const A aa):_a(aa._a){cout A(const A aa) endl;}A operator(const A aa){cout A operator(const A aa) endl;if (this ! aa){_a aa._a;}return *this;}~A(){cout ~A() endl;}
private:int _a;
};
void func1(A aa)
{}
void func2(const A aa)
{}
int main()
{A aa1 1; // 构造拷贝构造 -》 优化为直接构造func1(aa1); // 无优化func1(2); // 构造拷贝构造 -》 优化为直接构造func1(A(3)); // 构造拷贝构造 -》 优化为直接构造cout ---------------------------------- endl;func2(aa1); // 无优化func2(2); // 无优化func2(A(3)); // 无优化return 0;
}临时对象匿名对象都具有常性用接收相当于权限放大所以要加const修饰。加了const就没有优化了因为没有拷贝构造。
class A
{
public:A(int a 0):_a(a){cout A(int a) endl;}A(const A aa):_a(aa._a){cout A(const A aa) endl;}A operator(const A aa){cout A operator(const A aa) endl;if (this ! aa){_a aa._a;}return *this;}~A(){cout ~A() endl;}
private:int _a;
};A func3()
{A aa;return aa;
}A func4()
{return A();
}int main()
{func3();//构造拷贝构造A aa1 func3(); // 拷贝构造拷贝构造 -- 优化为一个拷贝构造cout **** endl;A aa2;aa2 func3(); // 不能优化cout --------------------------- endl;func4(); // 构造拷贝构造 -- 优化为构造A aa3 func4(); // 构造拷贝构造拷贝构造 -- 优化为构造return 0;
}对象返回 1、接收返回值对象尽量拷贝构造方式不要赋值接收。 2、函数中返回对象时尽量返回匿名对象。 函数传参尽量使用const传参
