一、類的六個(gè)默認(rèn)成員函數(shù)詳解

我們這里接著C++類與對(duì)象的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)詳細(xì)分析來寫。C++類和對(duì)象概念及實(shí)現(xiàn)詳解上篇中我們重點(diǎn)解釋了類的儲(chǔ)存方式、類和對(duì)象的概念、this指針、構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)。這篇文章我們主要對(duì)剩余的四個(gè)默認(rèn)成員函數(shù)拷貝構(gòu)造、賦值運(yùn)算符重載、普通對(duì)象取地址、const對(duì)象取地址，以及運(yùn)算符重載、友元函數(shù)、static成員等重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行詳解。

1、拷貝構(gòu)造

1.1 拷貝構(gòu)造的引入及概念

我們想象一下：在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，可否創(chuàng)建一個(gè)與已存在對(duì)象一摸一樣的新對(duì)象呢？答案是可以的。那怎么創(chuàng)建一個(gè)一樣的新對(duì)象呢？是自己對(duì)新對(duì)象初始化嗎？其實(shí)是不用的。C++在這里提供了一個(gè)默認(rèn)的成員函數(shù)，也就是拷貝構(gòu)造，來完成創(chuàng)建一個(gè)新的一摸一樣的對(duì)象。我們先來看一下拷貝構(gòu)造的概念。

拷貝構(gòu)造函數(shù)：只有單個(gè)形參，該形參是對(duì)本類類型對(duì)象的引用(一般常用const修飾)，在用已存在的類類型對(duì)象創(chuàng)建新對(duì)象時(shí)由編譯器自動(dòng)調(diào)用。

1.2 拷貝構(gòu)造函數(shù)的特征

拷貝構(gòu)造函數(shù)也是特殊的成員函數(shù)，其特征如下：

• 拷貝構(gòu)造函數(shù)是構(gòu)造函數(shù)的一個(gè)重載形式。
• 拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)只有一個(gè)且必須是類類型對(duì)象的引用，使用傳值方式編譯器直接報(bào)錯(cuò)，因?yàn)闀?huì)引發(fā)無窮遞歸調(diào)用。
• 若未顯式定義，編譯器會(huì)生成默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)。 默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)對(duì)象按內(nèi)存存儲(chǔ)按字節(jié)序完成拷貝，這種拷貝叫做淺拷貝，或者值拷貝。
• 編譯器生成的默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)已經(jīng)可以完成字節(jié)序的值拷貝了，但是要注意的是類中如果沒有涉及資源申請(qǐng)時(shí)，拷貝構(gòu)造函數(shù)是否寫都可以；一旦涉及到資源申請(qǐng)時(shí)，則拷貝構(gòu)造函數(shù)是一定要寫的，否則就是淺拷貝。
• 拷貝構(gòu)造函數(shù)典型調(diào)用場(chǎng)景：使用已存在對(duì)象創(chuàng)建新對(duì)象、函數(shù)參數(shù)類型為類類型對(duì)象、函數(shù)返回值類型為類類型對(duì)象。

特征2中提到，形參必須是類類型對(duì)象的引用，使用傳值的話為什么會(huì)引發(fā)我窮遞歸呢？因?yàn)槲覀儌鞯膶?shí)參是自定義類，傳值的形參初始化是實(shí)參調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)完成的。下一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)形參初始化又要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，所以會(huì)無限遞歸。

特征3需要注意的是：在編譯器生成的默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)中，內(nèi)置類型是按照字節(jié)方式直接拷貝的，而自定義類型是調(diào)用其拷貝構(gòu)造函數(shù)完成拷貝的。我們結(jié)合著以下代碼理解一下。

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:
    // 基本類型(內(nèi)置類型)
    int _year = 1970;
    int _month = 1;
    int _day = 1;
    // 自定義類型
    Time _t;
};
int main()
{
    Date d1;
    // 用已經(jīng)存在的d1拷貝構(gòu)造d2，此處會(huì)調(diào)用Date類的拷貝構(gòu)造函數(shù)
    // 但Date類并沒有顯式定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，則編譯器會(huì)給Date類生成一個(gè)默認(rèn)的拷貝構(gòu)
    // 造函數(shù),_t為自定義類型，會(huì)自動(dòng)調(diào)用自己的構(gòu)造函數(shù)完成拷貝
    Date d2(d1);
    return 0;
}

2、賦值運(yùn)算符重載

2.1 運(yùn)算符重載

在學(xué)習(xí)賦值運(yùn)算符重載時(shí)，我們先學(xué)習(xí)一下運(yùn)算符重載。

C++為了增強(qiáng)代碼的可讀性引入了運(yùn)算符重載，運(yùn)算符重載是具有特殊函數(shù)名的函數(shù)，也具有其返回值類型，函數(shù)名字以及參數(shù)列表，其返回值類型與參數(shù)列表與普通的函數(shù)類似。

函數(shù)名字為：關(guān)鍵字operator后面接需要重載的運(yùn)算符符號(hào)。 函數(shù)原型：返回值類型 operator操作符(參數(shù)列表)。

運(yùn)算符重載有五個(gè)需要注意的點(diǎn)：

• 不能通過連接其他符號(hào)來創(chuàng)建新的操作符：比如operator@；
• 重載操作符必須有一個(gè)類類型參數(shù)；
• 用于內(nèi)置類型的運(yùn)算符，其含義不能改變，例如：內(nèi)置的整型+，不能改變其含義；
• 作為類成員函數(shù)重載時(shí)，其形參看起來比操作數(shù)數(shù)目少1，因?yàn)槌蓡T函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)為隱藏的this；
• .*  ::   sizeof   ?:   .   注意以上5個(gè)運(yùn)算符不能重載。

大家可結(jié)合下面的例子來理解一下運(yùn)算符重載。

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)
// 這里需要注意的是，左操作數(shù)是this，指向調(diào)用函數(shù)的對(duì)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)<<endl;
}

2.2 賦值運(yùn)算符重載

賦值運(yùn)算符重載格式：

• 參數(shù)類型：const T&，傳遞引用可以提高傳參效率；
• 返回值類型：T&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是為了支持連續(xù)賦值；
• 檢測(cè)是否自己給自己賦值；
• 返回*this ：要復(fù)合連續(xù)賦值的含義。

結(jié)合下面代碼理解。

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)//判斷是否自己給自己復(fù)制
        {
            _year = d._year;
            _month = d._month;
            _day = d._day;
        }
        return *this;
    }
private:
    int _year ;
    int _month ;
    int _day ;
};

這里還有需要注意的是2賦值運(yùn)算符只能重載成類的成員函數(shù)不能重載成全局函數(shù)。為什么呢？原因是賦值運(yùn)算符如果在類中不顯式實(shí)現(xiàn)，編譯器會(huì)生成一個(gè)默認(rèn)的。此時(shí)用戶再在類外自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)全局的賦值運(yùn)算符重載，就和編譯器在類中生成的默認(rèn)賦值運(yùn)算符重載沖突了，故賦值運(yùn)算符重載只能是類的成員函數(shù)。

用戶沒有顯式實(shí)現(xiàn)時(shí)，編譯器會(huì)生成一個(gè)默認(rèn)賦值運(yùn)算符重載，以值的方式逐字節(jié)拷貝（淺拷貝）。注意：內(nèi)置類型成員變量是直接賦值的，而自定義類型成員變量需要調(diào)用對(duì)應(yīng)類的賦值運(yùn)算符重載完成賦值。

3、普通對(duì)象取地址

普通對(duì)象取地址默認(rèn)成員函數(shù)一般不用重新定義 ，編譯器默認(rèn)會(huì)生成。一般編譯器自動(dòng)生成的基本上會(huì)滿足我們的需求。理解起來也很簡(jiǎn)單，我們直接看代碼。

class Date
{
    public :
    Date* operator&()
    {
        return this ;
    }
private :
    int _year ; // 年
    int _month ; // 月
    int _day ; // 日
};

我們這里直接返回this指針即可。

4、const對(duì)象取地址

const對(duì)象取地址與普通對(duì)象取地址大同小異，const修飾的對(duì)象內(nèi)容不可被更改，所以我們傳址的時(shí)候需要加上const修飾形參指針。我們直接看代碼。

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

普通對(duì)象取地址、const對(duì)象取地址這兩個(gè)運(yùn)算符一般不需要重載，使用編譯器生成要重載，比如想讓別人獲取到指定的內(nèi)容（返回空指針）！

二、類和對(duì)象重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

1、初始化列表

class Date
{
public:
    Date(int year, int month, int day)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

雖然上述構(gòu)造函數(shù)調(diào)用之后，對(duì)象中已經(jīng)有了一個(gè)初始值，但是不能將其稱為對(duì)對(duì)象中成員變量的初始化，構(gòu)造函數(shù)體中的語句只能將其稱為賦初值，而不能稱作初始化。因?yàn)槌跏蓟荒艹跏蓟淮危鴺?gòu)造函數(shù)體內(nèi)可以多次賦值

那對(duì)象的成員變量是在哪里初始化的呢？是在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表進(jìn)行的。

初始化列表：以一個(gè)冒號(hào)開始，接著是一個(gè)以逗號(hào)分隔的數(shù)據(jù)成員列表，每個(gè)"成員變量"后面跟一個(gè)放在括號(hào)中的初始值或表達(dá)式。我們結(jié)合下面代碼理解。

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幾點(diǎn)：

• 每個(gè)成員變量在初始化列表中只能出現(xiàn)一次(初始化只能初始化一次)；
• 引用成員變量、const成員變量、自定義類型成員(且該類沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)時(shí)) ，這三個(gè)成員變量必須放在初始化列表位置進(jìn)行初始化；
• 盡量使用初始化列表初始化，因?yàn)椴还苣闶欠袷褂贸跏蓟斜恚瑢?duì)于自定義類型成員變量，一定會(huì)先使用初始化列表初始化。
• 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后次序無關(guān)。

2、static成員

聲明為static的類成員稱為類的靜態(tài)成員，用static修飾的成員變量，稱之為靜態(tài)成員變量；用static修飾的成員函數(shù)，稱之為靜態(tài)成員函數(shù)。靜態(tài)成員變量一定要在類外進(jìn)行初始化

static修飾特征：

• 靜態(tài)成員為所有類對(duì)象所共享，不屬于某個(gè)具體的對(duì)象，存放在靜態(tài)區(qū)；
• 靜態(tài)成員變量必須在類外定義，定義時(shí)不添加static關(guān)鍵字，類中只是聲明；
• 類靜態(tài)成員即可用類名::靜態(tài)成員 或者對(duì)象.靜態(tài)成員來訪問；
• 靜態(tài)成員函數(shù)沒有隱藏的this指針，不能訪問任何非靜態(tài)成員；
• 靜態(tài)成員也是類的成員，受public、protected、private 訪問限定符的限制。

3、友元函數(shù)

我們都知道在類的外面是不能訪問私有成員的。那要是我們?cè)陬愅饷娑x的函數(shù)必須要調(diào)用類的私有成員呢？這里C++提供了友元函數(shù)。

友元函數(shù)可以直接訪問類的私有成員，它是定義在類外部的普通函數(shù)，不屬于任何類，但需要在類的內(nèi)部聲明，聲明時(shí)需要加friend關(guān)鍵字。

例如當(dāng)我們實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符'>>'和‘<<’的重載時(shí)就使用到了友元函數(shù)，我們看下面代碼。

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;
}   

友元函數(shù)說明：

• 友元函數(shù)可訪問類的私有和保護(hù)成員，但不是類的成員函數(shù)；
• 友元函數(shù)不能用const修飾；
• 友元函數(shù)可以在類定義的任何地方聲明，不受類訪問限定符限制；
• 一個(gè)函數(shù)可以是多個(gè)類的友元函數(shù)；
• 友元函數(shù)的調(diào)用與普通函數(shù)的調(diào)用原理相同。

4、友元類

友元類的所有成員函數(shù)都可以是另一個(gè)類的友元函數(shù)，都可以訪問另一個(gè)類中的非公有成員。

• 友元關(guān)系是單向的，不具有交換性。
• 比如上述Time類和Date類，在Time類中聲明Date類為其友元類，那么可以在Date類中直接
• 訪問Time類的私有成員變量，但想在Time類中訪問Date類中私有的成員變量則不行。
• 友元關(guān)系不能傳遞
• 如果C是B的友元， B是A的友元，則不能說明C時(shí)A的友元。

class Time
{
    friend class Date; // 聲明日期類為時(shí)間類的友元類，則在日期類中就直接訪問Time類
                       // 中的私有成員變量
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)
    {
        // 直接訪問時(shí)間類私有的成員變量
        _t._hour = hour;
        _t._minute = minute;
        _t._second = second;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
    Time _t;
};

總結(jié)

類和對(duì)象細(xì)節(jié)較多，也是相對(duì)來叔十分重要的一部分，需要我們重點(diǎn)但掌握六個(gè)默認(rèn)成員函數(shù)、類和對(duì)象的基本定義、this指針、static成員、初始化列表、友元函數(shù)和友元類。反復(fù)學(xué)習(xí)達(dá)到熟能生巧。

到此這篇關(guān)于C++類與對(duì)象的重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)詳細(xì)分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++類與對(duì)象內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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