C++类和对象2

Posted 2021-08-05 山舟

文章目录

• 一、this指针
• • 1.this指针的引入
  • 2.this指针的特性
  • 3.两个小问题
  • • （1）this指针存储在哪里？
    • （2）this指针可以为空（nullptr）吗？
• 二、类的6个默认成员函数
• 三、构造函数
• • 1.概念
  • 2.特性
  • • （1）函数名与类名相同。
    • （2）无返回值。
    • （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。
    • （5）类中没有显式给出构造函数，则编译器自动生成
    • （6）默认构造函数
• 感谢阅读，如有错误请批评指正

---

一、this指针

1.this指针的引入

这里实现一个日期的类，之后的内容以这个类为例。

代码如下（示例）：

class Date
{
public:

private:
	int _year;//年
	int _month;//月
	int _day;//日
};

但是想要修改或使用的成员变量都是private的，在类外无法访问，所以需要在public中定义成员函数对成员变量进行操作。

代码如下（示例）：

class Date
{
public:
	void Init(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) 
	{
		//C++类中的成员变量命名风格应与形参不同
		//这样才能分清楚哪个是成员变量，哪个是形参
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
		//把形参赋值给成员变量
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:
	//C++类中的成员函数命名风格应与形参不同
	int _year;//年
	int _month;//月
	int _day;//日
};

int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(2021, 7, 8);
	d2.Init();
	d1.Print();
	d2.Print();
	return 0;
}

---

上面的代码调试查看反汇编代码可知：d1、d2调用的Init和Print函数是同一个（函数地址相同）。

结果如下：

那么这些函数是如何知道应该改变d1的成员变量还是应该改变d2的成员变量呢？

C++中通过引入this指针解决该问题，即：C++编译器给每个“非静态的成员函数“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)，在函数体中所有成员变量的操作，都是通过该指针去访问。只不过不需要我们来传递，编译器自动完成。

---

2.this指针的特性

（1）只能在“成员函数”的内部使用。
（2）this指针本质上其实是一个成员函数的形参，是对象调用成员函数时，将对象地址作为实参传给this形参。所以对象中不存储this指针。
（3）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，不需要我们手动传递

所以，上面的代码经过编译器处理会转变成下面的代码，但是注意，下面代码不一定能全部编译通过，仅仅是帮助理解this指针。

代码如下（示例）：

class Date
{
public:
	void Init(Date* this, int year = 1970, int month = 1, int day = 1) 
	{
		this->_year = year;
		this->_month = month;
		this->_day = day;
	}

	void Print(Date* this)
	{
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1, d2;
	d1.Init(&d1, 2021, 7, 8);
	d2.Init(&d2);
	d1.Print(&d1);
	d2.Print(&d2);
	return 0;
}

---

上文多次强调this指针是隐含的，所以不能在函数调用或函数定义时显式地写出

代码如下（示例）：

//		  error
void Init(Date* this, int year = 1970, int month = 1, int day = 1) 
{
	//...
}
//		error
d2.Init(&d2);

---

但是在成员函数中可以直接用this指针

代码如下（示例）：

void Init(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) 
{
	this->_year = year;//直接用
	this->_month = month;//可以写
	_day = day;//也可以不写
}

---

3.两个小问题

（1）this指针存储在哪里？

this指针是存在栈上的，因为形参都是存在栈上的（有时也被存在寄存器上）。

（2）this指针可以为空（nullptr）吗？

代码如下（示例）：

class A
{
public:
	void Print1()
	{
		cout << _a << endl;
	}

	void Print2()
	{
		cout << "Print2()" << endl;
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A a;
	a.Print1();
	a.Print2();
	return 0;
}

上面的代码中，a.Print1()崩溃，a.Print2()正常运行。

下面的代码可以帮助理解（但是不能通过编译）

代码如下（示例）：

//运行时，下面的this为nullptr
void Print1(Date* this)
	{
		cout << this->_a << endl;
	}

	void Print2(Date* this)
	{
		cout << "Print2()" << endl;
	}

很明显Print1中对空指针进行了解引用，所以崩溃；而Print2没有，所以正常运行。

---

二、类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。但空类中什么都没有吗？并不是的，任何一个类在我们自己不写的情况下，都会自动生成6个默认成员函数。
（1）构造函数：初始化对象
（2）析构函数：清理
（3）拷贝构造：使用同类对象初始化创建一个 （新的）对象
（4）赋值重载：把一个对象赋值给另一个 （已经存在的）对象
（5）普通对象取地址重载
（6）const对象取地址重载

其中(5)、(6)很少需要自己实现

---

三、构造函数

1.概念

构造函数是一个特殊的成员函数，函数名与类名相同，创建类类型对象时由编译器自动调用，保证每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象的生命周期内只调用一次。

---

2.特性

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数的虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象。

（1）函数名与类名相同。

（2）无返回值。

这里一定要注意与void返回值区分：构造函数没有返回值；返回值为void表示有返回值但返回值为空。

（3）对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。

在用C语言实现数据结构时，会因忘记调用初始化函数而产生很多bug；C++实现构造函数后编译器自动调用，这样就能够保证对象一定被初始化。

---

（4）构造函数可以重载。

代码如下（示例）：

class Date
{
public:
	//函数重载

	// 1.无参构造函数
	Date()//无返回值！！！
	{
		_year = 1970;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}

	// 2.带参构造函数
	Date(int year, int month, int day)//无返回值！！！
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//上面两个Date函数也可以通过给出默认值合二为一
	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;//调用无参构造函数
	Date d2(2021, 7, 8);//调用含参构造函数，注意写法

	//注意下面的写法是声明了一个返回值为Date，函数名为d3的函数
	//而不是创建了一个名为d3的对象
	//所以通过无参构造函数创建对象时，对象后面不能有括号，否则就成了函数声明
	Date d3();
	
	return 0;
}

---

（5）类中没有显式给出构造函数，则编译器自动生成

如果类中显式写出了构造函数，则编译器不再生成。

代码如下（示例）：

class Date
{
public:
	void print()
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	d1.print();
	return 0;
}

运行结果如下：

似乎编译器默认生成的默认构造函数没发挥什么作用，d1内的三个成员变量仍全部都是随机值。但事实并不是这样的。

---

代码如下（示例）：

class A
{
public:
	A(int a = 0)
	{
		_aa = a;
	}

	void printA()
	{
		cout << "printA()" << endl;
		cout << _aa << endl;
	}
private:
	int _aa;
};

class Date
{
public:
	void print()
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
		_a.printA();
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	A _a;
};

int main()
{
	Date d1;
	d1.print();
	return 0;
}

运行结果如下

可以得出，编译器生成的默认构造函数并不是什么都不做，只是对内置类型和自定义类型区别对待。

对内置类型（int，char……）及其指针不做处理。
对自定义类型（struct，class……定义的类型）去调用它们的构造函数来初始化。

上面第二段代码，编译器生成的默认构造函数对_year、_month、_day三个int型变量不做处理，而对_a这个A类型的变量调用了默认构造函数初始化。

---

（6）默认构造函数

无参构造函数、全缺省构造函数、编译器生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。

总之就是不需要传参即可调用的构造函数就是默认构造函数，默认构造函数有且只有一个。

代码如下（示例）：

class Date
{
public:
	Date(int year)
	{}
	void print()
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	d1.print();
	return 0;
}

编译结果如下：

上面的代码中因为已经显式定义了构造函数，所以编译器不再生成，但是这个构造函数需要传一个参数才能调用，所以Date类没有合适的默认构造函数可用，编译不通过。

---

感谢阅读，如有错误请批评指正