【C++修炼之路】C++类类和对象进一步探索，六个幕后英雄
【C++修炼之路】C++类类和对象进一步探索，六个幕后英雄
在上一篇《C++类与对象入门：从封装到this指针的初探》中，我们学习了如何定义类、创建对象，并通过封装保护数据。然而，类的真正力量远不止于此——
当你在代码中写下MyClass obj;时，编译器默默为你生成了6个关键函数，它们掌控着对象的诞生、复制、移动与消亡。
一、类的默认6个成员函数
当你写了一个类，但是里面什么都没有，简称空类。
class Date
{
};空类里面就真的什么都没有吗？
并不是这样的，其实编译器已经帮你默认生成了六个函数
二、构造函数：对象的“出生证明”
在C++中，构造函数是类的特殊成员函数，负责在对象创建时进行初始化。它是对象的“出生证明”，确保对象在诞生时处于有效状态。如果没有构造函数，对象可能包含未初始化的数据，导致程序行为不可预测。
2.1 构造函数的概念
构造函数的名称必须与类名相同，且没有返回值（包括void）。例如：
class MyClass {
public:
MyClass() { // 默认构造函数
std::cout << "默认构造函数被调用！" << std::endl;
}
};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。
2.2 构造函数的特征
- 无参数或所有参数有默认值。
- 如果未定义任何构造函数，编译器会自动生成一个默认构造函数。
- 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
}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.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。
三、析构函数：对象的“临终遗言”
3.1析构函数的概念
在C++中，析构函数是类的特殊成员函数，负责在对象销毁时释放资源。它是对象的“临终遗言”，确保对象在离开内存舞台时不会留下“垃圾”。如果没有析构函数，动态分配的资源可能无法释放，导致内存泄漏或资源浪费。
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。
3.2 析构函数的特性
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。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1;
//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 main()
//{
// Date d1(2004,2,5);
//}
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;
}5. 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。
四、拷贝构造函数：对象的“克隆术”
4.1 拷贝构造函数的概念
在C++中，拷贝构造函数是类的特殊成员函数，用于用一个对象初始化另一个对象。它是对象的“克隆术”，确保新对象的内容与原对象一致。如果没有拷贝构造函数，对象复制时可能导致资源管理问题（如内存泄漏或重复释放）。
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
4.2 拷贝构造函数的特性
1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
2. 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 MyClass {
public:
MyClass(const MyClass& other) { // 拷贝构造函数
std::cout << "拷贝构造函数被调用！" << std::endl;
}
};3. 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;
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。
4.3 浅拷贝和深拷贝
如果未定义拷贝构造函数，编译器会生成一个默认拷贝构造函数。但默认拷贝构造函数是浅拷贝，可能导致资源管理问题。
class MyClass {
public:
int* ptr;
MyClass() {
ptr = new int(10); // 动态分配内存
}
// 未定义拷贝构造函数，编译器生成默认拷贝构造函数
}; 上述代码中，默认拷贝构造函数会复制指针ptr的值，导致两个对象共享同一块内存。当其中一个对象销毁时，另一个对象的指针将指向无效内存。
深拷贝与浅拷贝：
- 浅拷贝：只复制指针的值，不复制指针指向的内容。
- 深拷贝：复制指针指向的内容，确保每个对象拥有独立的资源。
class MyClass {
public:
int* ptr;
MyClass() {
ptr = new int(10); // 动态分配内存
}
MyClass(const MyClass& other) { // 深拷贝构造函数
ptr = new int(*other.ptr); // 复制指针指向的内容
std::cout << "深拷贝构造函数被调用！" << std::endl;
}
~MyClass() {
delete ptr; // 释放内存
}
};五、运算符重载：让自定义类型“支持”运算符
在C++中，运算符重载是一种强大的特性，允许我们为自定义类型（如类）定义运算符的行为。通过运算符重载，可以使代码更直观、易读。例如，我们可以让两个对象直接相加，而不需要调用繁琐的函数。
5.1 运算符重载的基本特性
运算符重载的函数名是operator后接运算符符号（如operator+）。它可以是成员函数或全局函数。例如：
class MyClass {
public:
int value;
// 成员函数形式的运算符重载
MyClass operator+(const MyClass& other) {
MyClass result;
result.value = this->value + other.value;
return result;
}
};5.2 常见运算符的重载
（1）算术运算符
算术运算符（如+、-、*、/）通常用于数学运算。例如：
class MyClass {
public:
int value;
// 加法运算符重载
MyClass operator+(const MyClass& other) {
MyClass result;
result.value = this->value + other.value;
return result;
}
// 减法运算符重载
MyClass operator-(const MyClass& other) {
MyClass result;
result.value = this->value - other.value;
return result;
}
};（2）关系运算符
关系运算符（如==、!=、<、>）通常用于比较对象。例如：
class MyClass {
public:
int value;
// 相等运算符重载
bool operator==(const MyClass& other) {
return this->value == other.value;
}
// 不等运算符重载
bool operator!=(const MyClass& other) {
return this->value != other.value;
}
};（3）赋值运算符
赋值运算符（如=）用于对象赋值。例如：
class MyClass {
public:
int* ptr;
// 赋值运算符重载
MyClass& operator=(const MyClass& other) {
if (this != &other) { // 处理自赋值
delete ptr; // 释放原有资源
ptr = new int(*other.ptr); // 复制指针指向的内容
}
return *this;
}
};（4）流插入和提取运算符
流插入（<<）和提取（>>）运算符通常用于输入输出。例如：
#include <iostream>
class MyClass {
public:
int value;
// 流插入运算符重载（全局函数）
friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyClass& obj) {
os << "MyClass value: " << obj.value;
return os;
}
// 流提取运算符重载（全局函数）
friend std::istream& operator>>(std::istream& is, MyClass& obj) {
is >> obj.value;
return is;
}
};5.3 注意事项
- 不能重载的运算符：
部分运算符不能重载，如
.、::、?:等。 - 优先级和结合性： 运算符重载不能改变运算符的优先级和结合性。
- 语义一致性：
运算符重载应保持语义一致性。例如，
+应用于加法，而不是减法。
5.4 总结
运算符重载是C++中一种强大的特性，它允许我们为自定义类型定义运算符的行为。通过运算符重载，可以使代码更直观、易读。理解运算符重载的基本规则和使用场景，是掌握C++面向对象编程的重要一步。
六、取地址及const取地址操作符重载
这两个成员函数一般用的频率不高，所以这里就不详细讲了哈
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
};C++的面向对象编程是一个庞大而精妙的体系，掌握这些基础知识是迈向高级编程的必经之路。希望本文能为你打下坚实的基础，助你在C++的世界中游刃有余！
腾讯云开发者
