文章目录
一、类的六个默认成员函数详解
1、拷贝构造
1、1 拷贝构造的引入及概念
1、2 拷贝构造函数的特征
2、赋值运算符重载
2、1 运算符重载
2、2 赋值运算符重载
3、普通对象取地址
4、const对象取地址
二、类和对象重点知识点
1、初始化列表
2、static成员
3、友元函数
4、友元类
总结
标题:类和对象概念及实现详解(下篇)
作者:@Ggggggtm
寄语:与其忙着诉苦,不如低头赶路,奋路前行,终将遇到一番好风景
我们这里接着C++类和对象概念及实现详解(上篇)来写。C++类和对象概念及实现详解上篇中我们重点解释了类的储存方式、类和对象的概念、this指针、构造函数、析构函数。这篇文章我们主要对剩余的四个默认成员函数拷贝构造、赋值运算符重载、普通对象取地址、const对象取地址,以及运算符重载、友元函数、static成员等重点内容进行详解。
我们想象一下:在创建对象时,可否创建一个与已存在对象一摸一样的新对象呢?答案是可以的。那怎么创建一个一样的新对象呢?是自己对新对象初始化吗?其实是不用的。C++在这里提供了一个默认的成员函数,也就是拷贝构造,来完成创建一个新的一摸一样的对象。我们先来看一下拷贝构造的概念。
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。
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。
- 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。
- 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,但是要注意的是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。
特征2中提到,形参必须是类类型对象的引用,使用传值的话为什么会引发我穷递归呢?因为我们传的实参是自定义类,传值的形参初始化是实参调用拷贝构造函数完成的。下一个拷贝构造函数形参初始化又要调用拷贝构造函数,所以会无限递归。
特征3需要注意的是: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。我们结合着以下代码理解一下。
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,_t为自定义类型,会自动调用自己的构造函数完成拷贝Date d2(d1);return 0;
}
在学习赋值运算符重载时,我们先学习一下运算符重载。
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)。运算符重载有五个需要注意的点:
- 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。
大家可结合下面的例子来理解一下运算符重载。
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;
};
void Test ()
{Date d1(2022, 12, 26);Date d2(2022, 12, 27);cout<<(d1 == d2)<
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。
结合下面代码理解。
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)//判断是否自己给自己复制{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:int _year ;int _month ;int _day ;
};
这里还有需要注意的是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。为什么呢?原因是赋值运算符如果在类中不显式实现,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。
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(浅拷贝)。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。
普通对象取地址默认成员函数一般不用重新定义 ,编译器默认会生成。一般编译器自动生成的基本上会满足我们的需求。理解起来也很简单,我们直接看代码。
class Date
{public :Date* operator&(){return this ;}private :int _year ; // 年int _month ; // 月int _day ; // 日
};
我们这里直接返回this指针即可。
const对象取地址与普通对象取地址大同小异,const修饰的对象内容不可被更改,所以我们传址的时候需要加上const修饰形参指针。我们直接看代码。
class Date
{
public :const Date* operator&()const{return this ;}
private :int _year ; // 年int _month ; // 月int _day ; // 日
};
普通对象取地址、const对象取地址这两个运算符一般不需要重载,使用编译器生成要重载,比如想让别人获取到指定的内容(返回空指针)!
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
那对象的成员变量是在哪里初始化的呢?是在构造函数的初始化列表进行的。
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。我们结合下面代码理解。
class Date
{
public:Date(int year, int month, int day): _year(year), _month(month), _day(day){}
private:int _year;int _month;int _day;
};
初始化列表需要注意的几点:
- 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);;
- 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)
,这三个成员变量必须放在初始化列表位置进行初始化;- 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。
- 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。
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
static修饰特征:
- 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。
我们都知道在类的外面是不能访问私有成员的。那要是我们在类外面定义的函数必须要调用类的私有成员呢?这里C++提供了友元函数。
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。
例如当我们实现运算符'>>'和‘<<’的重载时就使用到了友元函数,我们看下面代码。
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;
}
友元函数说明:
- 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;
- 友元函数不能用const修饰;
- 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;
- 一个函数可以是多个类的友元函数;
- 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同。
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。
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;
};
类和对象细节较多,也是相对来叔十分重要的一部分,需要我们重点但掌握六个默认成员函数、类和对象的基本定义、this指针、static成员、初始化列表、友元函数和友元类。 反复学习达到熟能生巧。
类和对象的讲解就到这里,希望以上内容对你有所帮助,感谢观看ovo!