【C++系列P4】‘类与对象‘-三部曲——[类](2/3)
【摘要】 前言大家好吖，欢迎来到 YY 滴 C++系列 ，热烈欢迎！【 '类与对象'-三部曲】的大纲主要内容如下：编辑如标题所示，本章是【 '类与对象'-三部曲】三章中的第二章节——类章节，主要内容如下：编辑目录一.类1.类的组成与计算类的大小(含结构体内存对齐规则)二. 空类的大小三.内部类四.类的六个默认成员函数1.构造函数一.什么时候需要自己写构造函数？ 二.构造函数可以使用重载和不可...
前言
- 大家好吖，欢迎来到 YY 滴 C++系列 ，热烈欢迎！
- 【 '类与对象'-三部曲】的大纲主要内容如下：
- 如标题所示，本章是【 '类与对象'-三部曲】三章中的第二章节——类章节，主要内容如下：
目录
一.类
- C++兼容C，C语言中的结构体strcut也算是一种类，是public(公有)的，可以被类外直接访问。
- 类中的函数默认是内联函数，具体是否是内联函数编译器会判断。如果将其定义和声名分开，即类放在.h文件，定义函数放在.cpp文件，函数不为内联函数；
1.类的组成与计算类的大小(含结构体内存对齐规则)
- 类由访问限定符划分，类中既有成员变量，又有成员函数；
计算类的大小，只用考虑成员变量的大小
例如：上图中，类的大小为8字节
PS：内存对齐，本质上是牺牲空间换取效率。通过调整默认对齐数可以对这一过程进行动态调整。
二. 空类的大小
- 没有成员变量的类对象，需要 1byte ，是为了占位，表示对象存在.
三.内部类
概念：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，它不属于外部类，更不能通过外部类的对象去访问内部类的成员。外部类对内部类没有任何优越的访问权限。
注意：内部类就是外部类的友元类，参见友元类的定义，内部类可以通过外部类的对象参数来访问外部类中 的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。
特性：
- 内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
- 注意内部类可以直接访问外部类中的static成员，不需要外部类的对象/类名。
- sizeof(外部类)=外部类，和内部类没有任何关系。
四.类的六个默认成员函数
特点：
- 当没有显式定义(我们不主动写时)，编译器会自动生成
1.构造函数（第一个）
- 默认构造函数(3种)：(1) 类自己生成的函数（2）无参 （3）全缺省的函数
- 特征： (不传参就可以调用）
构造函数的主要任务是初始化对象，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，一旦用户显式定义，编译器将不再生成。
- 运作上看，当对象实例化时，编译器会自动调用它
- 形态上看，其名字与类名相同，且无返回值
- 注意点，构造函数允许重载
一.什么时候需要自己写构造函数？
需要自己写的情况：
- 一般情况下，有内置类型成员，要自己写（否则会初始化成随机值）
不需要自己写的情况：
- 当内置类型成员都有缺省值时，且初始化符合要求，可以考虑让编译器自己生成
- 全部都是自定义类型成员(例如:Stack)，可以考虑让编译器自己生成
注意！！！
二.构造函数可以使用重载和不可以使用重载的情况
- 构造函数可以用重载的情况：
typedef int DataType; class Stack { public: Stack(DataType* a, int n) //特定初始化 { cout << "Stack(DataType* a, int n)" << endl; _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * n); if (NULL == _array) { perror("malloc申请空间失败!!!"); return; } memcpy(_array, a, sizeof(DataType) * n); _capacity = n; _size = n; } //调用时可用以用d1，使用上方的构造函数 Stack d1(int, 11); //Stack d1(); // 不可以这样写，会跟函数声明有点冲突，编译器不好识别 Stack d2; //调用时可以用d2，使用下方的构造函数 Stack(int capacity = 4) //构造函数(全缺省） { cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl; _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity); if (NULL == _array) { perror("malloc申请空间失败!!!"); return; } _capacity = capacity; _size = 0; } /*以下代码仅为完整性 void Push(DataType data) { CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } void Pop() { if (Empty()) return; _size--; } DataType Top() { return _array[_size - 1]; } int Empty() { return 0 == _size; } int Size() { return _size; } ~Stack() { cout << "~Stack()" << endl; if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity * sizeof(DataType)); if (temp == NULL) { perror("realloc申请空间失败!!!"); return; } _array = temp; _capacity = newcapacity; } }*/ private: DataType* _array; int _capacity; int _size; };
- 构造函数不能用重载的情况：无参调用存在歧义
// 构成函数重载 // 但是无参调用存在歧义 Date() { _year = 1; _month = 1; _day = 1; } Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; }
2.析构函数 （第二个）
析构函数的主要任务是清理对象；
- 运作上看，当对象生命周期结束时，编译器会自动调用它
- 形态上看，其在类名前加上~，且无返回值
- 注意点，析构函数不允许重载。
默认析构函数：与默认构造函数类似，编译器对内置类型成员不做处理，对自定义类型会去调用它的析构函数。
一.什么时候需要自己写析构函数？
需要自己写的情况：
- 有动态申请资源时，需要自己写析构函数释放空间。(防止内存泄漏）
不需要自己写的情况：
- 没有动态申请资源时，不需要自己写，系统会自动回收空间。
- 需要释放资源的对象都是自定义类型时，不需要自己写。
3.拷贝构造函数 （第三个）
行为：
- 在创建对象时，创建一个与已存在对象一模一样的新对象
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（一般常用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（区分于构造函数）
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式
已知类Date，已经有实例化的对象 Date d1； 此时想得到一个和d1一模一样的对象d2； Date d2(d1); 类中若有拷贝构造Date (const Date d); 直接进行调用; d2传给没有显示的this指针，d1传给const Date d; Date d2(const Date d1)
- 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
当拷贝构造函数为 Date(const Date &d);//引用 Date(const Date d);//错误写法 Date(const Date &d) { this->_year = d.year; this->_month =d.month; this->_day =d.day; } //this 为d2的指针，d为拷贝的类d1
- 原因：【使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用】（错误方式）
一.什么时候需要自己写拷贝构造函数？
默认生成的拷贝构造函数为：浅拷贝
需要自己写的情况：
- 自定义类型必须使用拷贝构造（深拷贝）
不需要自己写的情况：
- 内置类型直接拷贝（浅拷贝/值拷贝）
例：Date类中都是内置类型，默认生成的拷贝构造函数为浅拷贝可以直接用；
而Stack类为自定义类型，其中有a指针指向一块新开辟的空间。此时需要自己写拷贝构造函数。
二.默认拷贝构造（浅拷贝）的缺陷：
浅拷贝的缺陷：(默认拷贝构造运用 引用 防止死递归的后遗症）
4.运算符重载函数（第四个）
运算符重载：
- 参数类型：const T& （传递引用可以提高传参效率）
- 函数名：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）
运算符重载 底层转化演示：
注意：
- 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：例如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+
- 作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数少一个（因为成员函数的第一个参数为隐藏的this）
- .* / :: /sizeof/ ?: /./这五个运算符不能重载
一.运算符重载函数和构造函数使用区别：
5.赋值重载函数（第四个的分支）
赋值运算符重载格式：
- 参数类型：const T& （传递引用可以提高传参效率）
- 返回值类型：T& （返回引用可以提高返回的效率，有返回值的目的是为了支持连续赋值）
- 检测是否可以自己给自己赋值
- 返回 *this：（对this指针解引用，要符合连续赋值的含义）
- 赋值运算符只能重载成为类的成员函数而不能重载成全局函数（如果重载成全局函数，编译器会生成一个默认运算符重载）
- 用户没有显示实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式(浅拷贝）逐字节拷贝。（注意点：内置类型成员变量直接赋值，只有自定义成员变量需要调用对应的赋值运算符重载）
6.取地址与取地址重载（第五个&第六个）
引入： 内置类型取地址时有取地址操作符，而自定义类型呢？于是出现了取地址重载。它用到的场景非常少，可以说取地址重载——补充这个语言的完整性，更加系统。
这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成
- 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，比如不想让别人获取到指定的内容！ （设为nullptr）
代码演示：
class Date { public : Date* operator&() { return this ; // return nullptr;让普通成员的this指针不被取到 } const Date* operator&()const { return this ; } private : int _year ; // 年 int _month ; // 月 int _day ; // 日 };
五.初始化列表
一.初始化列表和构造函数的关系
引入：构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称为对对象中成员变量的初始化， 构造函数体中的语句只能将其称为赋初值，而不能称作初始化。因为初始化只能初始化一次，而构造函数体内可以多次赋值。
二.初始化列表基本结构
初始化列表：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。
代码展示：
class Date { public: Date(int year, int month, int day) 初始化列表 : _year(year) , _month(month) , _day(day) {} private: int _year; int _month; int _day; };
三.初始化列表使用场景
- 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)
- 类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：
- 引用成员变量
- const成员变量
- 自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时 ）
缺省值与初始化列表的关系： （下列代码中 int x 有演示）
- 初始化列表没显式定义，缺省值给到初始化列表
- 初始化列表显式定义，以初始化列表为主
代码展示：
class A { public: 内置类型可以放到初始化列表中初始化 A(int a) :_a(a) {} private: int _a; }; class B { public: B(int a, int ref) 必须放到初始化列表中进行初始化 :_aobj(a) ,_ref(ref) ,_n(10) {} private: A _aobj; // 没有默认构造函数 （无参/全缺省/默认生成） int& _ref; // 引用 const int _n; // const int x = 3； 缺省值为3，缺省值是给初始化列表的 但是如果初始化列表中显式定义，则以初始化列表为主 };
四.尽量使用初始化列表初始化
- 尽量使用初始化列表初始化，因为不管你是否使用初始化列表，对于自定义类型成员变量，一定会先使用初始化列表初始化。
五.成员变量在初始化列表中的初始化顺序
- 成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关
图示：
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