C++类和对象（this指针6个默认成员函数const成员）
Posted yumoz
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C++类和对象（this指针6个默认成员函数const成员）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
本文架构：
类和对象（2）
1 this指针
C++编译器给每个“非静态成员函数”增加了一个隐藏的指针参数，让该指针指向当前对象（函数运行时调用该函数的对象），在函数体中对所有成员变量的访问都是通过该指针访问的。但这个this指针对用户来说是透明的，即用户不需要来传递，编译器自动完成。
简言之，请看下面程序图解：
下面是一个日期类内的成员函数，通过次函数可以发现this指针在成员函数中扮演的角色。下图展示的两段程序表明this指针是成员函数中默认隐藏的，通过该指针去访问类内的成员变量。
关于this指针有几个需要注意的点：
- this指针的类型：类类型*const
- 只能在成员函数的内部使用
- this指针本质其实是一个成员函数的形参，this指针一般存储在栈上，对象调用成员函数时，将对象地址作为实参传递给this形参。对象中不存储this指针。
- this指针是成员函数第一个隐含的指针形参，一般情况由编译器通过ecx寄存器自动传递，不需要用户传递。
- this是C++的一个关键字，不能用来定义参数变量
- 思考：this指针可以为空吗？
如上图，两段代码，代码一可以调用左边类执行结果为Show()，而代码二会出错，问题在下图：
分析：
代码一：调用类内的show函数，show函数内没有使用到成员变量，所以没有使用到this指针，程序可以正常运行。（说明：p->show()这个函数并没有对p指针解引用，show函数没有使用到this指针，show函数地址也没有存到对象里面，所以不会引发空指针访问的问题，所以就不会发生程序奔溃。）
代码二：调用的类内的PrintA函数，而PrintA函数中使用了类内的成员变量，所以此函数就使用了this指针，void PrintA（）转化成 void PrintA（A* this），this指针接收到对象p传来的空指针，引发了访问问题。
2 默认成员函数
下面这个类既没有成员函数，也没有成员变量，我们称之为空类。那么空类里面有什么？很容易想到默认成员函数。下面介绍6个默认成员函数，记住默认成员函数就是我们可以不写，会自动生成的。
class Date{};
2.1 构造函数
一个特殊的成员函数，主要任务是初始化对象。
特性：
- 函数名与类名相同
- 无返回值
- 对象实例化时，编译器自动调用（保证对象一定会被初始化，不会被忘记）对应的构造函数
- 构造函数可以重载（表示可以有多种初始化方式）
代码展示：
class Date
{
public:
void Display()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//无参数构造函数
Date(){};
//带参数构造函数
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
//调用默认参数
Date d2;
d2.Display();
//调用带构造参数
Date d3(2020,2,1);
d3.Display();
return 0;
}
- 如果类中没有显示定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参数的默认构造函数，一旦用户显示定义，编译器将不再生成。
笔记：
对于内置类型（基本类型，语言原生定义的类型，如int，char，指针等），不初始化。
对于自定义类型（用class，struct等定义的类型），如下图定义的类A的“A _aa;”等，编译器会调用默认构造函数初始化。
6. 无参数的构造函数和全缺省的构造函数都称之为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。三种构造函数
- 自己不写，编译器默认生成的构造函数
- 自己写的无参数的构造函数
Date()
{
_year = 2020;
_month = 1;
_day = 2;
}
- 自己写的全缺省的构造函数，（推荐）
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
编程个人风格：
成员变量的命名方式：
int year_;
int mYear;
int m_year;//m 代表 member，成员变量
2.2 析构函数
析构函数是特殊的成员函数，其功能与构造函数相反，析构函数不是完成对象的销毁，局部对象销毁工作是有编译器完成的。而对象在销毁时会自动调用析构函数，完成类的一些资源清理工作。
析构函数有如下特征：
- 析构函数名是在类名前加字符 ~
- 无参数、无返回值
- 一个类有且只有一个析构函数（析构函数不能重载）。若未显示定义，系统会调用默认的析构函数。
- 对象声明周期结束时，C++编译系统会自动调用析构函数。
class Date
{
public:
//全缺省构造函数
Date(int year = 2020, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//析构函数不需要写，没有什么可清理
//默认生成的析构函数，不做什么
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
class Stack
{
public:
//全缺省构造函数
Stack(int capacity = 4)
{
if (capacity <= 0)
{
_a = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
else
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
}
//析构函数
~Stack()
{
free(_a);
_a = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
private:
int *_a;
int _size;
int _capacity;
};
int main()
{
Date d;
Stack st;
return 0;
}
析构和构造的顺序:
若上述栈类定义了两个栈对象
Stack st1;
Stack st2;
则他们的构造析构顺序为：st1先构造，st2后构造，st2先析构，st1后析构。
解释：对象是定义在函数中的，函数调用会建立栈帧，栈帧中的对象构造和析构也要符合后进先出规则。
- 对于编译器自动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。（简言之：自定义类型，调用对应的析构函数；内置类型，不处理）
class String
{
public:
String(const char* str = "jack")
{
_str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);
strcpy(_str, str);
}
~String()
{
cout << "~String()" << endl;
free(_str);
}
private:
char* _str;
};
class Person
{
private:
String _name;//自定义类型，调用对应析构函数
int _age;//内置类型，不处理
};
2.3 拷贝构造函数
只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用（一般用const修饰），在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
- 拷贝构造函数的参数只有一个，且必须使用引用传参， 用传值方式会引发无穷递归调用。
#include <iostream>
using namespace std;
// 日期类
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//拷贝构造函数
//Date(Date &d)
Date(const Date &d)//使用const修饰Date表示不希望修改对象
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
//d._day = _day;//左值不可改变，因为使用了const
}
/*Date(const Date *d)//这样写可通过，不好，调用方式 Date d2(&d1);
{
_year = d->_year;
_month = d->_month;
_day = d->_day;
}*/
/*Date(Date d) //传值拷贝，无穷递归，只要传值，就会调用拷贝构造函数
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}*/
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2021, 5, 30);
d1.Print();
return 0;
}
分析传值调用：
结论：每次传值都会引发对象的拷贝，最终会形成无穷递归。
- 若拷贝构造函数未显示定义，系统生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数的对象按内存存储字节序完成拷贝，称这种拷贝为浅拷贝或者值拷贝。
#include <iostream>
using namespace std;
// 日期类
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//默认拷贝构造函数
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2021, 5, 30);
d1.Print();
//d2调用的是默认拷贝构造完成拷贝，d2和d1的值也是一样的
Date d2(d1);
d2.Print();
return 0;
}
总结：
- 有时候浅拷贝不能达到使用效果，所以有了深拷贝。
像如Stack、链表等这样的类，编译器默认生成的拷贝构造完成的是浅拷贝，浅拷贝会导致析构两次，程序会奔溃，不满足我们的需求，需要自己实现深拷贝。
浅拷贝适合日期类这样的类。
- 调用析构函数时，这块空间被free了两次。
- 其中一个对象插入删除数据，都会导致另一个对象也插入删除数据。
拷贝构造函数对内置类型，完成浅拷贝或者值拷贝。对于自定义类型，成员会调用它的拷贝构造完成拷贝。
2.4 赋值运算符重载
2.4.1 运算符重载
C++为了增强代码可读性引入运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也有返回值类型，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ope
注意点;
- 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：如operator@
- 重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数
- 用于内置类型的操作符，其含义不能改变，如内置类型 - ，不能改变为+
- 作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少一个成员函数（this指针提供）
- 像 .* 、:: 、sizeof、?: 、 . 这五种运算符不能重载。
一、全局operator==
#include <iostream>
using namespace std;
// 日期类
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
int _year;
int _month;
int _day;
};
bool operator==(const Date &d1, const Date &d2)
{
return d1._year == d2._year
&& d1._month == d2._month
&& d1._day == d2._day;
}
int main()
{
Date d1(2021, 5, 30);
Date d2(2021, 5, 30);
d1.Print();
d2.Print();
cout << (d1 == d2) << endl;
return 0;
}
二、类内成员函数operator==
#include <iostream>
using namespace std;
// 日期类
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//类内运算符重载
//bool operator(Date* this,const Date& d)
bool operator==(const Date &d)
{
return _year == d._year //this._year == d._year
&& _month == d._month //this._month == d._month
&& _day == d._day; //this._day == d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2021, 5, 30);
Date d2(2021, 5, 30);
d1.Print();
d2.Print();
//调用方式等价于 d1.operator == (d2);
//即 d1.operator == (&d1, d2); &1传递给this指针 d2传递给形参d
cout << (d1 == d2) << endl;
return 0;
}
2.4.2 赋值运算符重载
赋值运算符重载的几个特点：
- 参数类型
- 返回值
- 检测是否自己给自己赋值
- 返回*this
- 一个类如果没有显示定义赋值运算符重载，编译器也会自动生成一个，完成对象按字节序的值拷贝。
一、只能 实现 d1 = d2 功能
#include <iostream>
using namespace std;
// 日期类
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//拷贝构造函数
Date(const Date &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
//赋值运算符重载
//d1 = d2
//void operator=(Date* this, const Date &d)
void operator=(const Date &d)
{
if (this != &d)//检查不是自己给自己赋值，才需要拷贝。
{
_year = d._year;//this._year = d._year;
_month = d._month;//同上
_day = d._day;//同上
}
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(2021, 5, 20);
Date d3;
//调用赋值运算法 d1 = d2
//调用方式 对于 d1 == d2 有 d1.operator=(&d1,d2);
d1 = d2;
d1.Print();
d2.Print();
d3.Print();
return 0;
}
二、连续赋值运算符重载
#include <iostream>
using namespace std;
// 日期类
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 0, int month = 1, int day = 2)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//拷贝构造函数
Date(const Date &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
//连续赋值运算符重载
//d1 = d2 = d3
//Date& operator=(Date* this, const Date &d)
Date& operator=(const Date &d)
{
if (this != &d)//检查不是自己给自己赋值，才需要拷贝。
{
_year = d._year;//this._year = d._year;
_month = d._month;//同上
_day = d._day;//同上
}
return *this;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(2021, 5, 20);
Date d3;
//调用赋值运算法 连续赋值
//调用方式 对于 d1 == d2 有 d1.operator=(&d1,d2);
d3 = d1 = d2;
d1.Print();
d2.Print();
d3.Print();
return 0;
}
对比：拷贝构造函数和赋值运算符重载
调用方式：
- 拷贝构造函数：
已知d1，用同类对象d1初始化一个d2。
Date d1(2021, 5, 30);
Date d2(d1);
- 赋值运算符重载
虽然也是拷贝，但是实现已知d1和d2。相当于把d2的值拷贝给d1。
Date d1;
Date d2(2021, 5, 20);
d1 = d2;
对比：函数重载和运算符重载
都使用了重载这个名词
- 函数重载时，支持定义同名函数
- 运算符重载是为了让自定义类型可以像内置类型一样去使用运算符
有时候编译器生成的默认赋值重载函数可以实现按字节序的值拷贝，但有时候并不能达到我们要求，所以对于下面程序出现的奔溃问题，提出了深拷贝。
class String
{
public:
String(const char* str = "")
{
_str = (char*)malloc(strlen(str) + 1C++ 类和对象