类与对象（中）

发布于：2023-01-16 ⋅ 阅读:(215) ⋅ 点赞:(0)

1.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。
      空类中真的什么都没有吗？并不是，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. 构造函数

 2.1 概念

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 。

2.2 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：
  1. 函数名与类名相同。
  2. 无返回值，不用写void。
  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 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(2022, 8, 14); // 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();
}
    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。 
    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;
}
    6. 编译器生成的默认构造函数有什么用？？
          解答：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。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，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 。 
    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;
}
    7. 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。

    3.析构函数

    3.1 概念

           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 。

    3.2 特性

          析构函数 是特殊的成员函数，其 特征 如下：
    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. 关于编译器自动生成的析构函数，编译器生成的默认析构函数，内置类型不处理，对自定类型成员调用它的析构函数。
    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。

                     

                      

 4. 拷贝构造函数 

4.1 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 。

4.2 特征

     拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其 特征 如下：
  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 Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	// Date(const Date& d) // 正确写法
	Date(const Date& d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
	{
		_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;
}

    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;

	// 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。

5.赋值运算符重载

5.1 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 )
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。 
// 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;
};

5.2 赋值运算符重载

1. 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 
    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; 
}

    5.3 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;
	}
	// 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
	Date& operator++()
	{
		_day += 1;
		return *this;
	}
	// 后置++：
	// 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载
	// 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
		// 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
		// 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
		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 d1:2022,1,14
	d = ++d1; // d: 2022,1,15 d1:2022,1,15
	return 0;
}

    6.日期类的实现

    //Date.h

#pragma  once

#include <iostream>
using namespace std;

	class Date
	{
	public:
		// 获取某年某月的天数
		//会频繁调用，所以直接放在类里面定义作为inline
		int GetMonthDay(int year, int month)
		{
			static int days[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
			int day = days[month];
			if (month == 2
				&& ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
			{
				day += 1;
			}
			return day;
		}
	
	//构造函数会频繁调用，所以直接放在类里面定义作为inline
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print();

	bool operator == (const Date& d);
	bool operator != (const Date& d);
	bool operator > (const Date& d);
	bool operator >= (const Date& d);
	bool operator < (const Date& d);
	bool operator <= (const Date& d);

	Date operator+(int day);
	Date& operator+=(int day);


	// ++d1;
	// d1++;
	// 直接按特性重载，无法区分
	//特殊处理，使用重载区分，后置++重载增加一个int参数跟前置构成函数重载进行区分
	Date& operator++();//前置
	Date operator++(int);//后置

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

};
    //Test.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
#include "Date.h"


void TestDate1()
{
	Date d1(2022, 8, 15);
	Date d2(2022, 8, 16);
	Date d3(2021, 8, 15);

	cout << (d1 < d2) << endl;
	cout << (d1 < d3) << endl;
	cout << (d1 == d3) << endl;
	cout << (d1 > d3) << endl;

}

void TestDate2()
{
	Date d1(2022, 8, 15);
	d1 += 4;
	d1.Print();

	d1 += 40;// 跨月
	d1.Print();

	d1 += 400;//跨年
	d1.Print();

	d1 += 4000;//跨闰年
	d1.Print();

	Date ret1 = ++d1; //d1.operator++(&d1)
	Date ret2 = d1++; //d1.operator++(&d2,0)

}

int main()
{
	TestDate2();

	return 0;
}

    //Date.cpp

#include "Date.h"

void Date::Print()
{
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

//任何一个类，只需要写一个> == 或者< ==重载，剩下比较运算符重载复用即可
bool Date::operator==(const Date& d)
{
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}


bool Date::operator != (const Date& d)
{
	/*return _year != d._year
		&& _month != d._month
		&& _day != d._day;*/
	return !(*this == d);
}

//d1>d2
bool Date::operator > (const Date& d)
{
	if (_year > d._year)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == d._year && _month > d._month)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

bool Date::operator >= (const Date& d)
{
	return (*this > d) || (*this == d);
}

bool Date::operator < (const Date& d)
{
	return !(*this >= d);
}

bool Date::operator <= (const Date& d)
{
	return !(*this > d);
}

//d1+100
Date Date::operator+(int day)
{
	//Date ret(*this);
	Date ret = *this;//拷贝构造
	ret += day;

	return ret;
}

//d2+=d1+=100
Date& Date::operator+=(int day)
{
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);
		++_month;
		if (_month == 13)
		{
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}

	return *this;
}

Date& Date::operator++()//前置
{
	/**this += 1;
	return *this;*/

	return *this += 1;
}


Date Date::operator++(int)//后置
{
	Date tmp(*this);
	*this += 1;

	return tmp;

}

本文含有隐藏内容，请 开通VIP 后查看

网站公告

今日签到

点亮在社区的每一天
去签到

热门文章

最新发布