C++类与对象（补）

LaNzikinh2024-07-18 22:45

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文章目录

  • 前言
  • 一.默认成员函数
  • 二.static
  • 三.友元
  • 四.匿名对象
  • 总结

前言

类的默认成员函数，默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数。一个类，我 们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数。

一.默认成员函数

1.1构造函数

因为前面对构造函数进行过了讲解，这里只做补充

注意：构造函数就是替代了以前C语言中的初始化，对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数，构造函数是可以重载的
默认构造函数概念：1.无参构造函数，2.全缺省的，3.不写构造时编译器默认生成的。这三个函数有且只能有一个存在，总结：不传实参数就可以调用的构造叫做默认构造

对于编译器默认生成的构造，对内置类型成员变量初始化没有要求，但对于自定义类型成员变量，会调用这个成员变量的默认构造函数，如果这个成员变量没有构造函数就会报错，这时候就用初始化成员列表。

那么什么是内置类型和自定类型呢？C++把类型分为两类，内置类型和自定义类型，内置类型就是int,char,float,指针这种，自定义类型就是类，结构体，class,struct

这句话不是很好理解，我们来举个例子，方便理解一下

例子：
这段代码运行来是没有任何问题的，但是如果修改就会有问题

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}

	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()
{
	Date d1;
	Date d2(2025, 1, 1); 
	Date d3();
	return 0;
}

我们如果把第二个构造函数给注释调的话，那么程序就会出错，因为我第二个对象创造的时候没有构造函数给他调用，所以就会报错

同理，如果我把第一个注释掉的话也会报错，因为第一个和第三个没有对应的构造函数

那如果我把两个构造函数全部注释掉可以吗？系统不是有一个默认的吗？系统会帮我们生成一个没有参数的无参构造函数，那么如果想要程序运行成功的话，就要把第二个对象也注释


那么默认的构造函数到底什么时候用呢？或者是说我什么时候要写构造函数什么时候不写呢？我们之前学过一个用栈来构造队列，如果把它用C++来写的话

cpp 复制代码 
class MyQueue
{
public:
	private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造，完成了两个成员的初始化

如果我的成员对象是有构造函数的时候，他会先调用成员对象的构造函数，这种情况下如果帮我初始化了的话，我就不需要初始化了，我就不需要调用了，总结：大多数情况下，构造函数都需要我们自己来实现，少数情况下不需要

1.2析构函数

析构函数不想做太多的补充，跟之前一样，析构函数对应着就是C语言中的销毁，注意：自定义类型的成员也会调用它的析构，也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用他的析构函数。

1.3拷贝构造函数

拷贝构造函数是类与对象中的一个难点，拷贝构造函数是构造函数的一个重载，他有一个特别的地方，就是第一个参数必须是自身类型的引用，不然会引发无穷递归调用的报错

C++语法规定，传值传参会掉用拷贝构造函数。

我们之前讲过引用的本质是常量指针，所以说，如果不是引用的话，他就会无限递归

若未显示定义拷贝构造函数，编译器会自动生成一个拷贝构造函数，自动生成的拷贝构造对内置类型成员变量会完成浅拷贝，对自定义类型的成员变量会调用它的拷贝构造函数

这个地方和前面的有所差距，比如说我们再用那个站来实现队列的例子，这个地方就不能用系统自己的拷贝构造了

cpp 复制代码 
int main()
{
	Stack st1;
	st1.Push(1);
	st1.Push(2);
	// Stack不显示实现拷贝构造，用自动生成的拷贝构造完成浅拷贝
	// 会导致st1和st2里面的_a指针指向同⼀块资源，析构时会析构两次，程序崩溃
	Stack st2 = st1;
	MyQueue mq1;
	// MyQueue自动生成的拷贝构造，会自动调用Stack拷贝构造完成pushst/popst
	// 的拷贝，只要Stack拷贝构造自己实现了深拷贝，他就没问题
	MyQueue mq2 = mq1;
	return 0;
}

这里我们在前面的类与对象中讲了浅拷贝和深拷贝的问题，在这个地方就不多做解释了。

cpp 复制代码 
Date(const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}

1.4赋值运算符重载

赋值运算符重载就是把一个对象复制给另一个对象。拷贝能分两种，一种是赋值重载拷贝，一种是拷贝构造，那到底怎么区分呢？赋值重载就是两个都存在的对象进行赋值，而拷贝构造是把初始化的对象去赋给没有初始化的对象。

cpp 复制代码 
int main()
{
	Date d1(2024, 7, 5);
	Date d2(2024, 7, 6);
	//赋值重载拷贝
	operator==(d1, d2);
	d1 == d2;
	//拷贝构造
	Date d3(d2);
	Date d4 = d2;
	return 0;
}

C++规定类类型对象使用运算符时，必须转换成调用对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。运算符重载是具有特名字的函数，他的名字是由operator和后⾯要定义的运算符共同构成。和其他函数一样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

cpp 复制代码 
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
return d1._year == d2._year
&& d1._month == d2._month
&& d1._day == d2._day;
}

.* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。
重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，无法很好的区分。
C++规定，后置++重载时，增加一个int形参，跟前置++构成函数重载，方便区分。

重载<<和>>时，需要重载为全局函数，因为重载为成员函数，this指针默认抢占了第一个个形参位置，第一个形参位置是左侧运算对象，调用时就变成了 对象<<cout，不符合使用习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第一个形参位置就可以了，第二个形参位置当类类型对象。

这个地方不做过多的讲解，到时候会专门来出一个日期类的实现，就专门运用这个赋值运算符重载来实现的。

1.5取地址运算符重载

将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。 • const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。const修饰Date类的Print成员函数，Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this

cpp 复制代码 
class Date
{

public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	// void Print(const Date* const this) const
	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	//这里非const也可以调用const成员函数这是⼀种权限的缩⼩
	Date d1(2024, 7, 5);
	d1.Print();
	const Date d2(2024, 8, 5);
	d2.Print();
	return 0;
}

1.6*取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器自动生成的就可以够我们用了，不需要去显示实现。除非⼀些很特殊的场景，逼如我们不想让别人取到当 前类对象的地址，就可以自己实现⼀份，胡乱返回⼀个地址。

cpp 复制代码 
class Date
{
public:
	Date* operator&()
	{
		return this;
		// return nullptr;
	}
		const Date * operator&()const
	{
		return this;
		// return nullptr;
	}
private:
	int _year;
	int _month; 
	int _day; 
};

二.static

用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量，静态成员变量⼀定要在类外进行初始化，因为不存在对象中，存放在静态区用static修饰的成员函数，称之为静态成员函数，静态成员函数没有this指针，静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制。

cpp 复制代码 
class A
{

static int GetACount()
{
	return _scount;
}
private:
	// 类⾥⾯声明
	static int _scount;
};
// 类外⾯初始化
int A::_scount = 0;
int main()
{

	return 0;

}

例子：求1+2+3+...+n_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

描述

求1+2+3+...+n，要求不能使用乘除法、for、while、if、else、switch、case等关键字及条件判断语句（A?B:C）。

数据范围： 0<𝑛≤2000<n≤200

进阶： 空间复杂度 𝑂(1)O(1) ，时间复杂度 𝑂(𝑛)O(n)
这个题目就和静态成员变量有很大的关系了，如果不用静态成员变量的话，将很复杂，因为这个题目不能用循环这些语句来做，我们可以用C + +的构造函数的特性先创造一个类，专门用来求和，然后在类中初始化两个静态成员变量，一个初始化1，一个初始化0为什么要用到静态成员变量呢？因为它是一个累加的过程，我只有用到静态成员变量才不会出了，函数就销毁，就直接可以一直保存下来。在利用数组反复的调用构造函数完成题目，这里用了变长数组也可以用new来动态开辟。

cpp 复制代码 
class Sum
{
public:
Sum()
{
_ret += _i;
++_i;
}
static int GetRet()
{
return _ret;
}
private:
static int _i;
static int _ret;
};
int Sum::_i = 1;
int Sum::_ret = 0;
class Solution {
public:
int Sum_Solution(int n) {
// 变⻓数组
Sum arr[n];
return Sum::GetRet();
}
};

有static成员变量就肯定有static成员函数

1.静态成员函数中可以访问其他的静态成员，但是不能访问非静态的，因为没有this指针。2.非静态的成员函数，可以访问任意的静态成员变量和静态成员函数。 3.突破类域就可以访问静态成员，可以通过类名::静态成员 或者 对象.静态成员来访问静态成员变量和静态成员函数。

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:

	static int GetACount()
	{
		return _scount;
	}
private:
	
	static int _scount;
};
int A::_scount = 0;
int main()
{
	A a1;
	cout << A::GetACount() << endl;
	cout << a1.GetACount() << endl;
	return 0;
}

三.友元

如果我们需要访问内里的私有成员，该如何访问呢？友元提供了⼀种突破类访问限定符封装的方式，友元分为：友元函数和友元类，在函数声明或者类 声明的前面加friend，并且把友元声明放到⼀个类的里面。

cpp 复制代码 
class A
{
	// 友元声明
	friend void func(const A& aa);
private:
	int _a1 = 1;
};

void func(const A& aa)
{
	cout << aa._a1 << endl;
}
int main()
{
	A aa;
	func(aa);
	return 0;
}

除了友元函数，还有友元类，友元类中的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私有和保护成员。友元类的关系是单向的，不具有交换性，比如A类是B类的友元，但是B类不是A类的友元。友元类关系不能传递，如果A是B的友元， B是C的友元，但是A不是B的友元。

cpp 复制代码 
class A
{
	// 友元声明
	friend class B;
private:
	int _a1 = 1;
};
class B
{
public:
	void func1(const A& aa)
	{
		cout << aa._a1 << endl;
		cout << _b1 << endl;
	}
private:
	int _b1 = 3;
};
int main()
{
	A aa;
	B bb;
	bb.func1(aa);
	return 0;
}

内部类

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，跟定义在 全局相比，他只是受外部类类域限制和访问限定符限制，内部类默认是外部类的友元类

cpp 复制代码 
class A
{
private:
	static int _k;
	int _h = 1;
public:
	class B // B默认就是A的友元
	{
	public:
	
			void foo(const A & a)
		{
			cout << _k << endl; 
			cout << a._h << endl; 
		}
	};
};
int A::_k = 1;

A是B的外步类，B默认就是A的友元，B是A的友元，B可以访问到A的私有，A不可以访问B的

四.匿名对象

匿名对象生命周期只在当前一行，一般临时定义一个对象当前用一下即可，就可以定义匿名对象，可以说明明对象就是一个一次性产品，比如有些时候我只需要用一次，就没有必要再创造一个类出来

cpp 复制代码 
class A
{
    private:
		int a = 2;
		int b = 1;
public:
	void print()
	{
		cout << print << endl;
	}
};
int main()
{
	A().print();

	return 0;
}

总结

这次是对之前的类与对象的一个补充，完善了一下类与对象的实现。

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