詳解C++中類的六大默認成員函數

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一、類的默認成員函數

二、構造函數Date(形參列表)

構造函數主要完成初始化對象，相當於C語言階段寫的Init函數。

默認構造函數：無參的構造函數或全缺省的構造函數，二者隻能存在一個，同時存在類中，調用時會出現二義性。

1、構造函數的函數名和返回值

構造函數的函數名和類名相同且無返回值

2、構造函數的調用

對象實例化時，編譯器自動調用對應的構造函數且隻調用一次

3、構造函數的重載

構造函數可以重載（多種初始化方式）註意：雖然全缺省和無參的構造函數構成重載，但是調用時存在二義性。

class Date
{
public:
	//構造函數的重載
	Date()
	{
 
	}
	Date(int year,int month,int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;//創建並通過無參構造函數初始化對象時，無需加括號，不然變成瞭函數聲明
	Date d2(2022,9,23);
	return 0;
}

4、系統生成的默認構造函數

如果我們在類中不寫構造函數，C++編譯器會在類中幫我們生成一個無參的構造函數。我們寫瞭構造函數，那麼系統將不會生成。

我們構造對象並調用構造函數時，初始化的數據是隨機值：

5、系統生成的默認構造函數的作用

系統生成默認構造函數對內置類型不處理，對自定義類型調用他的構造函數。

註意：下方代碼中，Date類中的內置類型將會調用Date類中的構造函數；Date類中的Time _t將會調用Time類中的構造函數。

6、可以在內置類型的成員變量的聲明中給缺省值

C++11中針對內置類型不處理初始化為隨機值的問題，打瞭補丁：內置類型成員變量在類中聲明可以給默認值，甚至可以給動態開辟的缺省值，缺點是不能判斷空間是否開辟成功。

註意這裡的默認值是缺省值，不是初始化。初始化是要等對象調用時才叫初始化。

class Date
{
private:
	int _year=1;
	int _month=2;
	int _day=3;
	int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);
};

這個特性隻能用於解決默認構造函數初始化為隨機值的問題。這個特性不能解決對象的多種初始化方式（這也是構造函數支持重載的原因），構造函數該寫還是得自己寫。

7、初始化列表初始化

  • 1、對象的每個成員變量是在初始化列表部分進行初始化，而函數體內的行為是對成員函數賦初值。
  • 2、如果沒有在初始化列表裡顯示初始化某個成員函數，對於內置類型，有缺省值用缺省值，無缺省值初始化為隨機值；對於自定義類型將會調用它的默認構造函數，沒有找到默認構造就會報錯。
  • 3、引用、const、無默認構造函數的自定義類型必須通過初始化列表初始化。
  • 4、成員變量在類中聲明次序就是其在初始化列表中的初始化順序，與其在初始化列表中的先後次序無關。
Date(int year=1,int month=1,int day=1)//缺省值
    :_year(year)//成員變量的定義
    ,_month(month)
    ,_day(day)
{}//成員變量的賦初值

總結：盡量使用使用初始化列表進行初始化，在類中盡量提供默認構造函數（最好是全缺省的默認構造函數）

8、單參數構造(C++98)、多參數構造(C++11)

class Date
{
public:
	Date(int year=1,int month=1,int day=1)
		:_year(year)
		,_month(month)
		,_day(day)
	{}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	//單參數的構造，構造+拷貝，編譯器直接優化為構造C++98
	Date d1 = 2022;
	//臨時對象具有常性，構造+拷貝，編譯器不會優化
	const Date& d2 = 2023;
	//多參數的構造C++11
	Date d3 = { 2022,10,16 };
	return 0;
}
  • 1、在構造時，支持等號加參數的構造形式，實際上發生的是隱式類型轉換。2022由int類型隱式類型轉換為Date型的臨時對象，該臨時對象再將它的值拷貝構造給d1。
  • 2、2023會隱式類型轉換為Date類型的臨時對象，具有常屬性。d2是這個臨時對象的引用，所以需要加上const。這裡發生構造+拷貝構造，涉及臨時對象的引用，所以編譯器並不會發生優化。
  • 3、可以使用explicit關鍵字修飾構造函數，會禁止隱式類型轉換。

三、析構函數~Date()

析構函數：與構造函數功能相反，析構函數不是完成對對象本身的銷毀，局部對象銷毀工作是由編譯器完成的。而對象在銷毀時會自動調用析構函數，完成對象中資源的清理工作。資源包括動態開辟的空間，文件的關閉等。相當於C語言階段寫的destroy函數。

1、析構函數的函數名、參數和返回值

析構函數的函數名是類名前加~，無參無返回值類型。

2、析構函數的特點

一個類隻能有一個析構函數。若未顯式定義，系統會自動生成默認的析構函數。註意：析構函數不能重載

對象生命周期結束時，C++編譯系統系統自動調用析構函數

3、編譯器生成的默認析構函數

對於編譯器生成的默認析構函數，對自定義類型調用他的析構函數。對於內置類型，沒有需要處理資源。

註意：Date類中的內置類型會調用Date類中的析構函數；Date類中的自定義類型Time _t會調用Time的析構函數。

四、拷貝構造Date(const Date& d)

1、拷貝構造函數是構造函數的重載

拷貝構造函數：隻有單個形參，該形參是對本類類型對象的引用(一般常用const修飾)，在用已存在的類類型對象創建新對象時由編譯器自動調用。

拷貝構造函數的函數名和構造函數相同，無返回值，在參數上和構造函數構成重載。

2、拷貝構造函數的參數

拷貝構造函數的參數隻有一個並且是類類型對象的引用。如果使用傳值傳參的方式進行拷貝構造，在傳值的過程中實參需要拷貝一份數據給形參，這個過程需要調用拷貝構造。形成層層傳值引發對象的拷貝的遞歸（有遞無歸）調用。

3、若未顯式定義，編譯器會生成默認的拷貝構造函數

默認的構造函數對於內置類型按照字節拷貝。對於自定義類型則調用它的拷貝構造函數。

4、拷貝構造函數的深淺拷貝

通過默認的拷貝構造函數構造的對象，按字節完成拷貝。這種拷貝被稱為淺拷貝（值拷貝）。

int main()
{
	Date d1(2022,9,24);
	Date d2(d1);
    return 0;
}

對於內置類型，使用淺拷貝即可，系統默認生成的就可以做到，所以我們不用動手寫拷貝構造函數。註意這裡有d1,d2兩個對象，當main函數生命周期結束時，這兩個對象均會發生一次析構，d2先析構，d1後析構。（後定義的先銷毀，類似棧的後進先出原則）

但是淺拷貝對於占用“資源”的成員變量時（例如成員變量中有動態開辟或fopen的資源），指針雖然復制瞭，但是所指向的內容卻沒有復制，析構時存在同一塊空間被釋放兩次的問題。需要進行深拷貝。深拷貝的拷貝構造函數必須自己手動實現。

class Stack
{
public:
	Stack(int capacity=100)//構造函數
	{
		_capacity = capacity;
		_top = 0;
		_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 5);
		if (_arr == nullptr)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
	}
	//Stack(const Stack& st)//淺拷貝，棧這個類不能用淺拷貝
	//{
	//	_capacity = st._capacity;
	//	_top = st._top;
	//	_arr = st._arr;
	//}
	Stack(const Stack& st)//深拷貝
	{
		_capacity = st._capacity;
		_top = st._top;
		_arr = (int*)malloc(sizeof(int) * st._top);
		if (_arr == nullptr)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		memcpy(_arr, st._arr,sizeof(int)*st._top);
	}
	~Stack()//析構函數
	{
		_capacity = 0;
		_top = 0;
		free(_arr);
		_arr = nullptr;
	}
private:
	int* _arr;
	int _top;
	int _capacity;
};

棧這個類因為成員變量中有動態開辟的空間，所以要用深拷貝。

5、拷貝構造函數調用場景

  • 1、使用已存在的對象創建新對象
  • 2、函數參數類型為類的類型對象（傳值調用，實參拷貝給形參）
  • 3、函數返回值類型為類的良心對象（傳值返回）

五、賦值運算符重載Date& operator=(const Date& d )

1、賦值運算符重載

隻有賦值運算符是默認成員函數。

2、賦值運算符重載的註意事項

  • 1、參數是const T&，傳引用可以減少一次拷貝構造。
  • 2、返回值是*this的引用，引用返回，減少一次拷貝構造，有返回值是為瞭支持函數的鏈式訪問。
  • 3、務必檢查下是否支持自己給自己賦值。
  • 4、賦值運算符重載必須是類中的默認成員函數，不能寫在全局。
  • 5、系統默認生成的賦值運算符重載會完成值拷貝。

六、取地址操作符重載和const取地址操作符重載

Date* operator&()
{
    return this;
    //return nullptr；
}
const Date* operator&()const
{
    return this;
    //return nullptr；
}

不用自己寫，除非想讓別人通過取地址操作符獲取到特定值（自己在重載函數內部寫）或屏蔽類地址。

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