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【C++】类和对象（中）

news 2025/7/25 9:59:52

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

  • 前言
  • 一、pandas是什么？
  • 二、使用步骤
    • 1.引入库
    • 2.读入数据
  • 总结

前言

我们前面了解了类的基本知识，其中提到了成员函数，现在我们需要具体了解类中默认成员函数。

一、类的6个默认成员函数

如果一个类中一个成员都没有，简称为空类。

那么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六个默认成员函数。

默认成员函数：用户没有显示实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

二、构造函数

2.1 概念

 对于下面这个Date类：

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;
}

我们可以通过Init函数去给对象设置日期，但如果每次创建对象时都调用该方法设置日期，未免有点太麻烦了，那能否在对象创建时，就将信息设置进去呢？构造函数就是解决这个问题的。

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，构造函数名称虽然叫做构造，但是构造函数的主要任务并不是开辟空间创建对象，而是初始化对象。

其特性如下：

  1. 函数名和类名相同
  2. 无返回值（连void也没有，返回值处无用写任何东西）
  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:// 构造函数只有函数名，参数，函数体，没有返回值// 无参的构造函数Date(){}// 有参数的构造函数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; // 调用无参的构造函数Date d2(2025, 7, 24); // 调用有参数的构造函数// 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// 下面这个代码，声明了d3函数，该函数无参，返回一个Date类型的对象Date d3();return 0;
}

 

5. 如果类中没有显示定义构造函数，则C++编译器会自动成成一个无参的默认构造函数，一旦用户显示定义编译器就不再生成。

class Date
{
public:// 这里显示生成了含参的构造函数，编译器不再生成默认构造函数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()
{// 编译器没有生成默认构造函数，也就没有无参的构造函数，d1这里就会报错Date d1; Date d2(2025, 7, 24); return 0;
}

 

 

6. 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，看看下面的程序，就会发现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，打了个补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。 

 

class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 2025;int _month = 7;int _day = 34;// 自定义类型Time _t;
};

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，全缺省构造函数和我们没写有编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。

class Time
{
public:// 无参构造函数Time(){cout << "Time()" << endl;_hour = 0;_minute = 0;_second = 0;}// 全缺省构造函数Time(int hour = 19, int minute = 44, int second = 33){_hour = hour;_minute = minute;_second = second;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 2025;int _month = 7;int _day = 34;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d;return 0;
}

 

三、析构函数

3.1 概念

 通过前面构造函数的学习，我们知道了一个对象是怎么来的，那一个对象又是怎么没的呢？

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

析构函数也是特殊的成员函数，其特性如下：

1. 析构函数名是在类名前面加上符号~

2. 无参数无返回值类型

3. 一个类只能有一个析构函数。若未显示定义，编译器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++编译器自动调用析构函数 

typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}void Push(DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}// 其他方法...~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
int main()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);return 0;
}

 

5. 关于编译器自动生成的析构函数，是否会完成一些事情呢？下面的程序我们会看到，编译器生成的默认析构函数，对自定义类型成员调用它的析构函数。

class Time
{
public:// 全缺省构造函数Time(int hour = 19, int minute = 44, int second = 33){_hour = hour;_minute = minute;_second = second;}~Time() {cout << "~Time()" << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 2025;int _month = 7;int _day = 34;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{// Date生成默认的析构函数，这个析构函数调用了Time的析构函数Date d;return 0;
}

 

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。 

四、拷贝构造函数

4.1 概念

在现实生活，会存在两个人十分相似，我们一般称其为双胞胎。 

那么在创建对象时，可否创建一个与已存在的对象一模一样的新对象呢？

拷贝构造函数：只有一个形参，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有编译器自动调用。

4.2 特性

其特性如下：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一种重载形式

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 = 2025, int month = 7, int day = 24){_year = year;_month = month;_day = day;}// Date(const Date d)   // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归Date(const Date& d)   // 正确写法{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}
private:// 基本类型(内置类型)int _year;int _month;int _day;// 自定义类型Time _t;
};

 

 3. 若未显示定义，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，也叫做值拷贝

class Time
{
public:// 全缺省构造函数Time(int hour = 19, int minute = 44, int second = 33){_hour = hour;_minute = minute;_second = second;}Time(const Time& t){_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;cout << "Time(const Time& t)" << endl;}~Time() {cout << "~Time()" << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
public:Date(int year = 2025, int month = 7, int day = 24){_year = year;_month = month;_day = day;}
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 d1;// Date没有显示定义拷贝构造函数，编译器自动生成默认拷贝构造函数// 默认拷贝构造函数对于自定义类型会去调用它的拷贝构造函数Date d2(d1);return 0;
}

 

4. 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，还需要自己显示实现吗？当然，对于日期类的不需要显示实现，但是下面这个呢？

typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}void Push(DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}// 其他方法...~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
int main()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);Stack s1(s);// 这里我们想要s1后面有数字3，s后面只有数字1，2// 但实际会是这样吗s1.Push(3);return 0;
}

 

我们能看到s和s1的_array都指向了同一块空间，所以只要发生数据修改就会影响到其他对象，这不符合我们的需求。

注意：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。 

五、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指针this
  • .*   ::   sizeof   ?:   .   注意以上5个运算符不能重载
class Date
{
public:Date(int year = 2025, int month = 7, int day = 24){_year = year;_month = month;_day = day;}bool operator==(const Date& d){if (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day)return true;else return false;}
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 d1;Date d2(d1);cout << d1.operator==(d2) << endl;return 0;
}

 

5.2 赋值运算符重载

1. 赋值运算符重载格式

  • 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
  • 参数类型：const T&，传递引用可以提高传递效率
  • 检测是否自己给自己赋值
  • 返回*this：要符合连续赋值的含义 
class Date
{
public:Date(int year = 2025, int month = 7, int day = 24){_year = year;_month = month;_day = day;}bool operator==(const Date& d){if (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day)return true;else return false;}Date& operator=(const Date& d){if (this != &d) {_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:// 基本类型(内置类型)int _year;int _month;int _day;// 自定义类型Time _t;
};

 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

// 定义为全局函数，没有了this指针，需要给两个参数
Date& operator=(Date& d1, Date& d2)
{if (&d1 != &d2) {d1._year = d2._year;d1._month = d2._month;d1._day = d2._day;}return d1;
}

 

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. 用户没有显示实现时，编译器会生成一个默认的，以值得方式逐字节拷贝。 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:// 全缺省构造函数Time(int hour = 19, int minute = 44, int second = 33){_hour = hour;_minute = minute;_second = second;}Time(const Time& t){_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;cout << "Time(const Time& t)" << endl;}Time& operator=(const Time& t){cout << "Time& operator=(const Time& t)" << endl;if (this != &t) {_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;}return *this;}~Time() {cout << "~Time()" << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
public:Date(int year = 2025, int month = 7, int day = 24){_year = year;_month = month;_day = day;}bool operator==(const Date& d){if (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day)return true;else return false;}
//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 d1;Date d2;d2 = d1;return 0;
}

 

默认的赋值运算符重载也是逐字节，跟拷贝构造函数一样，要注意的也一样。

注意：类中如果没有涉及资源申请时，赋值运算符重载是否写都可以；一旦涉及到资源申请时，则赋值运算符重载是一定要写的，否则就是浅拷贝。 

5.3 前置++和后置++重载 

class Date
{
public:Date(int year = 2025, int month = 7, int day = 24){_year = year;_month = month;_day = day;}bool operator==(const Date& d){if (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day)return true;else return false;}// 前置++// this指针指向的对象不会销毁，这里用引用增加效率Date& operator++(){_day++;return *this;}// 后置++// 前置++和后置++都是一元运算符，为了能让这两个正确的重载// C++规定：后置++重载多增加一个int参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递// 后置++是先使用再+1，所以需要传递旧值，这就需要先保存旧值，然后再+1，这里就不能直接返回*thisDate& operator++(int){Date tmp(*this);_day++;return tmp;}
//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;Date d1(2025, 7, 24);d = d1++;   // d: 2025,7,24   d1:2025,7,25d = ++d1;   // d: 2025,7,26   d1:2025,7,26return 0;
}

六、const成员函数

const修饰的“成员函数”称为const成员函数， const修饰类成员函数，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。

 

我们来看看这个代码：

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << "Print()" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}void ConstPrint() const{cout << "Print()const" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}void test(){ConstPrint();}void consttest() const{Print();}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};
int main()
{Date d1(2025, 7, 24);d1.ConstPrint();const Date d2(2025, 7, 24);d2.Print();
}

 这里有几个问题：

  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非const成员函数吗？
  4. 非const成员函数内可以调用其他const成员函数吗？

 1和3是可以的，2和4不可以。这就跟const变量可以被非const变量赋值，但非const变量不能被const变量赋值一样。

七、取地址及const取地址操作符重载

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}Date* operator&(){return this;}const Date* operator&() const{return this;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};

这两个运算符一般不需要重载，使用编译器生成的默认取地址的重载即可，只有特殊情况才需要重载，比如想让别人获取到指定的内容。 

总结

这篇文章我们了解了六大默认成员函数中最常用的4个：构造函数，析构函数，拷贝构造函数，赋值运算符重载，并了解了const在类中的一些用处，希望对大家有所帮助。

http://www.dtcms.com/a/296515.html

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