C++：2.类与对象

一.类的定义class为定义类的关键字Stack为类的名字{}中为类的主体注意类定义结束时后⾯分号不能省 略。类体中内容称为类的成员类中的变量称为类的属性或成员变量; 类中的函数称为类的⽅法或 者成员函数C中struct也可以定义类。定义在类⾯的成员函数默认为inline。二.访问限定符public修饰的成员在类外可以直接被访问protected和private修饰的成员在类外不能直接被访问protected和private的区别见“继承”章节与C语言中结构体区别定义时C中struct Data aC中Data a类名即类型当然C兼容C的写法访问权限作⽤域从该访问限定符出现的位置开始直到下⼀个访问限定符出现时为⽌如果后⾯没有 访问限定符作⽤域就到 }即类结束。class定义成员没有被访问限定符修饰时默认为privatestruct默认为public。⼀般成员变量都会被限制为private/protected需要给别⼈使⽤的成员函数会放为public。三.类实例化对象的大小对齐规则1.第⼀个成员在与结构体偏移量为0的地址处。2.其他成员变量要对⻬到某个数字对⻬数的整数倍的地址处。注意对⻬数 编译器默认的⼀个对⻬数 与 该成员⼤⼩的较⼩值。VS中默认的对⻬数为83.结构体总⼤⼩为最⼤对⻬数所有变量类型最⼤者与默认对⻬参数取最⼩的整数倍。4.如果嵌套了结构体的情况嵌套的结构体对⻬到⾃⼰的最⼤对⻬数的整数倍处结构体的整体⼤⼩ 就是所有最⼤对⻬数含嵌套结构体的对⻬数的整数倍。5.如果类中没有变量大小为1起到占位作用四.this指针1.编译器编译后类的成员函数默认都会在形参第⼀个位置增加⼀个当前类类型的指针叫做this 指针。⽐如Date类的Init的真实原型为 void Init(Date* const this, int year,int month, int day)tip:const在*之前修饰的是指向的对象之后是指针2.类的成员函数中访问成员变量本质都是通过this指针访问的如Init函数中给_year赋值 this-_year year;3.C规定不能在实参和形参的位置显⽰的写this指针(编译时编译器会处理)但是可以在函数体内显 ⽰使⽤this指针。4.this存在栈五.默认成员 函数类中编译器自动生成的函数1.构造函数初始化的作用大多数要自己写构造函数的主要任务并不是开空间创建对象(我们常使⽤的局部对象是栈帧创建时空间就开好了)⽽是对象实例化时 初始化 对象。特点1.函数名与类名相同。2.⽆返回值。 (返回值啥都不需要给也不需要写void不要纠结C规定如此)3.对象实例化时系统会⾃动调⽤对应的构造函数。4.构造函数可以重载。5.如果类中没有显式定义构造函数则C编译器会⾃动⽣成⼀个⽆参的默认构造函数⼀旦⽤⼾显式定义编译器将不再⽣成。6.⽆参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数都叫做默认构造函 数。但是这三个函数有且只有⼀个存在不能同时存在。7.我们不写编译器默认⽣成的构造对内置类型成员变量的初始化没有要求也就是说是是否初始 化是不确定的看编译器。对于⾃定义类型成员变量要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始 化。如果这个成员变量没有默认构造函数那么就会报错我们要初始化这个成员变量需要⽤ 初始化列表才能解决8.初始化列表•之前我们实现构造函数时初始化成员变量主要使⽤函数体内赋值构造函数初始化还有⼀种⽅式就是初始化列表初始化列表的使⽤⽅式是以⼀个冒号开始接着是⼀个以逗号分隔的数据成员列表每个成员变量后⾯跟⼀个放在括号中的初始值或表达式。•每个成员变量在初始化列表中只能出现⼀次语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地⽅。•引⽤成员变量const成员变量没有默认构造的类类型变量必须放在初始化列表位置进⾏初始化否则会编译报错。•C11⽀持在成员变量声明的位置给缺省值这个缺省值主要是给没有显⽰在初始化列表初始化的成员使⽤的。•尽量使⽤初始化列表初始化因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会⾛初始化列表如果这个成员在声明位置给了缺省值初始化列表会⽤这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值对于没有显⽰在初始化列表初始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器C并没有规定。对于没有显⽰在初始化列表初始化的⾃定义类型成员会调⽤这个成员类型的默认构造函数如果没有默认构造会编译错误。•初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进⾏初始化跟成员在初始化列表出现的的先后顺序⽆关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持⼀致。tipC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原⽣数据类型如int/char/double/指针等⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字⾃⼰定义的类型。Date d1; // 调⽤默认构造函数 Date d2(2025, 1, 1); // 调⽤带参的构造函数 //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编译器⽆法区分这⾥是函数声明还是实例化对象2.析构函数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⽐如局部对象是存在栈帧的 函数结束栈帧销毁他就释放了不需要我们管C规定对象在销毁时会⾃动调⽤析构函数完成对象中资源的清理释放⼯作。析构函数的功能类⽐我们之前Stack实现的Destroy功能⽽像Date没有Destroy其实就是没有资源需要释放所以严格说Date是不需要析构函数的。析构函数的特点1.析构函数名是在类名前加上字符 ~。2.⽆参数⽆返回值。 (这⾥跟构造类似也不需要加void)3.⼀个类只能有⼀个析构函数。若未显式定义系统会⾃动⽣成默认的析构函数。不支持重载4.对象⽣命周期结束时系统会⾃动调⽤析构函数。5.跟构造函数类似我们不写编译器⾃动⽣成的析构函数对内置类型成员不做处理⾃定类型成员会 调⽤他的析构函数。6.还需要注意的是我们显⽰写析构函数对于⾃定义类型成员也会调⽤他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析构函数。7.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如Date如 果默认⽣成的析构就可以⽤也就不需要显⽰写析构如MyQueue但是有资源申请时⼀定要 ⾃⼰写析构否则会造成资源泄漏如Stack。8.⼀个局部域的多个对象C规定后定义的先析构。3.拷贝构造函数如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引⽤且任何额外的参数都有默认值则此构造函数 也叫做拷⻉构造函数也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。拷⻉构造的特点1.拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。2.拷⻉构造函数的第⼀个参数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语法逻 辑上会引发⽆穷递归调⽤。 拷⻉构造函数也可以多个参数但是第⼀个参数必须是类类型对象的引 ⽤后⾯的参数必须有缺省值。3.C规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返 回都会调⽤拷⻉构造完成。传值传参要用拷贝构造4.若未显式定义拷⻉构造编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成 员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。5.像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源编译器⾃动⽣成的拷⻉构造就可以完 成需要的拷⻉所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。//像Stack这样的类虽然也都是内置类型但 是_a指向了资源编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求所以需要 我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。//像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型 Stack成员编译器⾃动⽣成的拷⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造也不需要我们显⽰实现MyQueue的拷⻉构造。这⾥还有⼀个⼩技巧如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源那么他就需要显⽰写拷⻉构造否则就不需要。6.传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造传引⽤返回返回的是返回对象的别名(引⽤)没 有产⽣拷⻉。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象函数结束就销毁了那么使⽤ 引⽤返回是有问题的这时的引⽤相当于⼀个野引⽤类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少 拷⻉但是⼀定要确保返回对象在当前函数结束后还在才能⽤引⽤返回。拷贝构造两种写法4.赋值运算符重载1.运算符重载•当运算符被⽤于类类型的对象时C语⾔允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。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殊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。•重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数⼆元运算符有两个参数⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数右侧运算对象传给第⼆个参数。•如果⼀个重载运算符函数是成员函数则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针因此运算符重载作为成员函数时参数⽐运算对象少⼀个。•运算符重载以后其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。•不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符⽐如operator。•.* :: sizeof ?: .注意以上5个运算符不能重载。(选择题⾥⾯常考⼤家要记⼀下•重载操作符⾄少有⼀个类类型参数不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义如intoperator(int x, int y)•⼀个类需要重载哪些运算符是看哪些运算符重载后有意义⽐如Date类重载operator-就有意义但是重载operator就没有意义。•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。e.g:ostream operator(ostream out, const Date d) { out d._year 年 d._month ⽉ d._day ⽇ endl; return out; }tip重载为全局的⾯临对象访问私有成员变量的问题//有⼏种⽅法可以解决// 1、成员放公有// 2、Date提供getxxx函数// 3、友元函数// 4、重载为成员函数2.赋值运算符重载默认成员函数赋值运算符重载的特点1.赋值运算符重载是⼀个运算符重载规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成const 当前类类型引⽤否则会传值传参会有拷⻉2.有返回值且建议写成当前类类型引⽤引⽤返回可以提⾼效率有返回值⽬的是为了⽀持连续赋 值场景。3.没有显式实现时编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载默认赋值运算符重载⾏为跟默认拷 ⻉构造函数类似对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)对⾃定义类型成员变量会调⽤他的赋值重载函数。4.像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载就 可以完成需要的拷⻉所以不需要我们显⽰实现赋值运算符重载。//像Stack这样的类虽然也都是 内置类型但是_a指向了资源编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我 们的需求所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。//像MyQueue这样的类型内部 主要是⾃定义类型Stack成员编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载会调⽤Stack的赋值运算符重载 也不需要我们显⽰实现MyQueue的赋值运算符重载。这⾥还有⼀个⼩技巧如果⼀个类显⽰实现 了析构并释放资源那么他就需要显⽰写赋值运算符重载否则就不需要。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⽐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。六.类型转换•C⽀持内置类型隐式类型转换为类类型对象需要有相关内置类型为参数的构造函数。•构造函数前⾯加explicit就不再⽀持隐式类型转换。•类类型的对象之间也可以隐式转换需要相应的构造函数⽀持int main() { // 1构造⼀个A的临时对象再⽤这个临时对象拷⻉构造aa3 // 编译器遇到连续构造拷⻉构造-优化为直接构造 A aa1 1; aa1.Print(); const A aa2 1;//临时变量具有常性 // C11之后才⽀持多参数转化 A aa3 { 2,2 }; // aa3隐式类型转换为b对象 // 原理跟上⾯类似 B b aa3; const B rb aa3; return 0; }七.static 成员•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。•静态成员变量为当前类的所有类对象所共享不属于某个具体的对象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。•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。•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。•静态成员也是类的成员受public、protected、private 访问限定符的限制。•静态成员变量不能在声明位置给缺省值初始化因为缺省值是给 构造函数初始化列表的静态成员变量不属于某个对象不⾛构造函数初始化列表。应用求123...n_⽜客题霸_⽜客⽹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(); } };八.友元•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。•外部友元函数可访问类的私有和保护成员友元函数仅仅是⼀种声明他不是类的成员函数。•友元函数可以在类定义的任何地⽅声明不受类访问限定符限制。•⼀个函数可以是多个类的友元函数。•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C的友元。•有时提供了便利。但是友元会增加耦合度破坏了封装所以友元不宜多⽤。九.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所以外部类定义的对象中不包含内部类。•内部类默认是外部类的友元类。•内部类本质也是⼀种封装当A类跟B类紧密关联A类实现出来主要就是给B类使⽤那么可以考虑把A类设计为B的内部类如果放到private/protected位置那么A类就是B类的专属内部类其他地⽅都⽤不了。十.匿名对象•⽤类型(实参)定义出来的对象叫做匿名对象相⽐之前我们定义的 类型 对象名(实参) 定义出来的叫有名对象•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。