C++--类与对象(二)

类的六个成员函数

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 {}; //空类

构造函数

构造函数是一种特殊的成员函数，在C++中用于初始化对象的数据成员。当创建一个类的对象时，构造函数会自动调用，用于确保对象被正确初始化。构造函数的主要作用是为对象提供合适的初始状态，使其能够正常工作。

构造函数的概念可以总结为以下几点：

  1. 初始化对象：构造函数负责为对象的数据成员赋予合适的初始值，确保对象处于一个有效的状态。

  2. 与类同名：构造函数的名称与类名相同，因此可以用来标识对象的类型。

  3. 没有返回类型：与普通函数不同，构造函数没有返回类型，包括 void。因为它们的作用是初始化对象，而不是返回值。

  4. 自动调用：构造函数在对象创建时自动调用，无需手动调用。当对象被声明时，构造函数会立即执行。

  5. 可以有多个重载：同一个类可以有多个构造函数，它们可以根据参数的不同进行重载。这样可以提供多种不同的初始化方式。

  6. 可以带默认参数：构造函数可以像普通函数一样拥有默认参数，从而提供更灵活的对象初始化方式。

构造函数在类的设计中非常重要，它决定了对象在创建时的初始状态，为后续的操作提供了基础。

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:void Print(){cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1; // 编译器将调用自动生成的默认构造函数对d1进行初始化d1.Print();return 0;
}

这段代码定义了一个简单的日期类 Date，其中包含了三个私有数据成员 _year、_month 和 _day，以及一个公有成员函数 Print() 用于输出日期信息。

在 main() 函数中，创建了一个 Date 类型的对象 d1，由于没有显式地定义构造函数，编译器会自动生成一个默认构造函数。默认构造函数会对对象的数据成员进行默认初始化，对于基本数据类型，如 int，默认初始化会使其值未定义，即可能是随机值。然后调用对象的 Print() 函数输出日期信息。

这段代码的运行结果可能是这样的（由于 _year、_month 和 _day 的值未定义，输出的结果会有所不同）

虽然在我们不写的情况下，编译器会自动生成构造函数，但是编译器自动生成的构造函数可能达不到我们想要的效果，所以大多数情况下都需要我们自己写构造函数。

析构函数

析构函数是一种特殊的成员函数，在C++中用于释放对象占用的资源，并在对象生命周期结束时自动调用。它的作用与构造函数相反，用于清理对象在生命周期中分配的资源，以防止资源泄漏和内存泄漏。

析构函数的概念可以总结为以下几点：

  1. 释放资源：析构函数负责释放对象占用的资源，包括动态分配的内存、打开的文件、建立的网络连接等。它确保在对象被销毁之前，所有分配的资源都被正确释放，以避免资源泄漏。

  2. 与类同名：析构函数的名称由波浪号（~）后跟类名构成，与构造函数相似，但前面有一个波浪号。

  3. 没有参数：析构函数不接受任何参数，也没有返回类型，包括 void。它只负责清理对象的资源，不返回任何值。

  4. 自动调用：析构函数在对象生命周期结束时自动调用，无需手动调用。当对象离开其作用域、被删除或程序结束时，析构函数会自动执行。

  5. 只有一个：每个类只能有一个析构函数，不允许重载。如果没有显式地定义析构函数，编译器会自动生成一个默认的析构函数。

析构函数在类的设计中非常重要，它确保对象在销毁时资源被正确释放，避免内存泄漏和资源泄漏问题。

class Date
{
public:Date()// 构造函数{}~Date()// 析构函数{}
private:int _year;int _month;int _day;
};

  • 析构函数 ~Date()：这是一个析构函数，用于在对象被销毁时释放资源。在这个示例中，析构函数也是一个空函数，没有实际的清理工作。因为在这个简单的示例中，Date 类并没有分配动态资源，所以不需要显式地释放资源。然而，通常情况下，析构函数会负责释放类对象可能持有的资源，如动态分配的内存、打开的文件句柄等。

 拷贝构造函数

拷贝构造函数是一种特殊的成员函数，在C++中用于通过复制已存在对象的数据创建新对象。当一个对象被传递给函数参数、以值传递方式返回或者通过赋值操作符进行对象赋值时，拷贝构造函数会被调用。

拷贝构造函数的概念可以总结为以下几点：

  1. 复制对象：拷贝构造函数的主要作用是创建一个新对象，并将已存在对象的数据成员复制到新对象中。这样可以在不修改原始对象的情况下创建一个相同状态的新对象。

  2. 参数为同类对象的引用：拷贝构造函数的参数通常是对同类对象的引用，表示要复制的对象。

  3. 对象传递和赋值时调用：拷贝构造函数会在对象被传递给函数参数、以值传递方式返回或者通过赋值操作符进行对象赋值时自动调用。

  4. 默认浅拷贝：默认情况下，拷贝构造函数执行浅拷贝，即简单地将原始对象的数据成员复制到新对象中。如果类中存在指针成员等资源，可能需要手动编写拷贝构造函数来实现深拷贝，以防止资源重复释放或指针悬空等问题。

拷贝构造函数在类的设计中非常重要，它允许我们以简单、方便的方式创建对象的副本，并在对象传递和赋值过程中确保数据的正确复制。

#include <iostream>class MyClass {
private:int _data;
public:// 构造函数MyClass(int data) : _data(data) {std::cout << "Constructor called for object with data: " << _data << std::endl;}// 拷贝构造函数MyClass(const MyClass& other) : _data(other._data) {std::cout << "Copy constructor called for object with data: " << _data << std::endl;}// 打印数据成员void printData() const {std::cout << "Data: " << _data << std::endl;}
};int main() {// 创建一个对象并初始化MyClass obj1(10);std::cout << "Object 1: ";obj1.printData();// 使用拷贝构造函数创建一个新对象MyClass obj2 = obj1;std::cout << "Object 2: ";obj2.printData();return 0;
}

这个示例包含了以下特点：

  1. 构造函数：类 MyClass 包含一个构造函数，用于初始化对象的数据成员 _data。

  2. 拷贝构造函数：类 MyClass 包含一个拷贝构造函数，用于通过复制已存在对象的数据创建新对象。

  3. 参数为同类对象的引用：拷贝构造函数的参数是对同类对象的引用，即 const MyClass& other。

  4. 对象传递时调用：拷贝构造函数会在对象被传递给函数参数时自动调用。在 main() 函数中，我们使用 MyClass obj2 = obj1; 来复制 obj1，这时拷贝构造函数会被调用。

  5. 默认浅拷贝：拷贝构造函数默认执行浅拷贝，即简单地复制 _data 的值。

  6. 输出信息：在构造函数和拷贝构造函数中，我们打印了相应对象的数据成员 _data 的值。

运行结果

Constructor called for object with data: 10
Object 1: Data: 10
Copy constructor called for object with data: 10
Object 2: Data: 10

 赋值运算符重载

赋值运算符重载是一种特殊的成员函数，用于定义用户自定义类型对象的赋值操作行为。通过重载赋值运算符，可以实现自定义类型对象之间的赋值操作，使其行为类似于内置类型。

赋值运算符重载的概念可以总结为以下几点：

  1. 定义对象赋值行为：赋值运算符重载允许程序员重新定义对象之间的赋值操作。这样，可以通过赋值运算符将一个对象的值赋给另一个对象，从而实现自定义类型对象之间的赋值行为。

  2. 成员函数：赋值运算符重载是一个成员函数，它可以在类的内部进行定义。其名称由关键字 operator 后跟赋值操作符 = 构成。

  3. 返回类型为引用：赋值运算符重载通常返回对象的引用，以支持连续赋值操作。这样可以避免不必要的对象复制。

  4. 参数为同类对象的引用：赋值运算符重载的参数通常是对同类对象的引用。这样可以将右操作数的值复制到左操作数中。

  5. 自赋值检查：在实现赋值运算符重载时，通常需要检查是否为自赋值（即左操作数和右操作数指向同一个对象），以避免出现错误。

  6. 深拷贝：在进行赋值操作时，特别是对于包含动态分配资源的自定义类型，通常需要执行深拷贝，确保资源被正确释放和管理。

赋值运算符重载允许程序员自定义类型的赋值操作，使其更加灵活和符合实际需求。通过适当地重载赋值运算符，可以实现对象之间的赋值行为，从而提高代码的可读性和可维护性。

#include <iostream>
using namespace std;class Date {
public:// 构造函数Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1) {_year = year;_month = month;_day = day;}// 赋值运算符重载函数Date& operator=(const Date& d) {if (this != &d) {_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}// 打印函数void Print() {cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main() {// 创建日期对象并打印Date d1(2024, 5, 8);cout << "Original date: ";d1.Print();// 使用赋值运算符重载将一个日期对象赋值给另一个日期对象Date d2;d2 = d1;// 打印赋值后的日期对象cout << "Assigned date: ";d2.Print();return 0;
}

 重载了赋值运算符 =，使得可以将一个 Date 对象的值赋给另一个 Date 对象。在函数中，我们首先进行自赋值检查，然后将右操作数对象的年、月和日分别赋值给左操作数对象。

const成员

onst修饰类的成员函数
 我们将const修饰的类成员函数称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰的是类成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对this指针指向的对象进行修改。 

例如，我们可以对类成员函数中的打印函数进行const修饰，避免在函数体内不小心修改了对象：

	void Print()const// cosnt修饰的打印函数{cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;}

思考下面几个问题（经典面试题）：
1.const对象可以调用非const成员函数吗？
2.非const对象可以调用const成员函数吗？
3.const成员函数内可以调用其他的非const成员函数吗？
4.非cosnt成员函数内可以调用其他的cosnt成员函数吗？

答案是：不可以、可以、不可以、可以
解释如下：
 1.非const成员函数，即成员函数的this指针没有被const所修饰，我们传入一个被const修饰的对象，用没有被const修饰的this指针进行接收，属于权限的放大，函数调用失败。
 2.const成员函数，即成员函数的this指针被const所修饰，我们传入一个没有被const修饰的对象，用被const修饰的this指针进行接收，属于权限的缩小，函数调用成功。
 3.在一个被const所修饰的成员函数中调用其他没有被const所修饰的成员函数，也就是将一个被const修饰的this指针的值赋值给一个没有被const修饰的this指针，属于权限的放大，函数调用失败。
 4.在一个没有被const所修饰的成员函数中调用其他被const所修饰的成员函数，也就是将一个没有被const修饰的this指针的值赋值给一个被const修饰的this指针，属于权限的缩小，函数调用成功。

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