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[游戏开发]【C++】类与对象——类的六个默认成员函数

类中有六个默认成员函数，即使一个成员都没有，空类中也不是空白的，任何一个类在我们不写的情况下都会默认生成6个成员函数
下面一一介绍

一、构造函数

1.概念

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同，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，并且在对象的声明周期中只调用一次

2.特征

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

举例

class Data
{
public:
	//1.无参构造函数
	Data()
	{}
	//2.带参的构造寒素
	Data (int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Test()
{
	Data d1;//调用无参构造函数，不用+”（）“
	Data d2(2022, 3, 28);//调用带参的构造函数
	Data d3();
}

5.如果类中没有显示的定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显示定义编译器将不再生成

class Data
{
public:
	//带参的构造函数，如果用户显示定义构造函数，编译器将不再生成
	Data (int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Test()
{
	//没有定义构造函数，对象也可以创建成功，因此此处调用的是编译器生成的默认构造函数
	Data d;//因为这里是无参的
}

6.无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个

（无参构造函数，全缺省构造函数，我们没有写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认成员函数）

编译器生成的默认成员函数的意义

在C++中，把类型分为内置类型和自定义类型，内置类型就是语法已经定义好的类型，例如int/char 自定义类型就是我们使用class/struct/union自己定义的类型
举例

class Time
{
public:
	Time()
	{
		cout << "Time()" << endl;
		_hour = 0;
		_minute = 0;
		_second = 0;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int second;
};	
class Data
{
private:
	//基本类型
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	//自定义类型
	Time _t;
};

void Test()
{
	Data d;
	return 0;
}

例如上面的例子中，编译器就会生成默认的构造函数对自定义类型成员_t调用它的默认成员函数

3.成员变量的命名风格

我们一般建议将类的成员函数定义的名字加一些前缀和后缀
举例

class Data
{
public:
	Data(int year)
	{
		//无法区分这里的year是成员变量，还是函数形参
		year = year;
	}
private:
	int year;
};

所以我们通常建议这样定义

class Data
{
public:
	Data(int year)
	{
		//这样就容易区分了
		_year = year;
	}
private:
	int _year;
}

4.构造函数体赋值

需要注意的是，构造函数名字虽然叫构造，但是构造函数的主要任务不是开空间创建对象，而是初始化对象
举例

class Data
{
public:
	//这里不能倍称为初始化，只能叫赋值
	Data (int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

构造函数体内的语句只能称作为赋初值，不能称作初始化，主要区别为：初始化只能初始化一次，赋值可以多次，所以通常的成员变量初始化，是由初始化列表实现的

5.初始化列表

5.1 格式

初始化列表是以一个冒号开始，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
举例

class Data
{
public:
	//带参的构造函数，如果用户显示定义构造函数，编译器将不再生成
	Data (int year, int month, int day)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
		{}
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

5.2 注意事项

1.每个成员变量在初始化列表中只能出现一次，因为初始化只能初始化一次
2.当类中包含以下成员时，必须放在初始化列表位置进行初始化

1.引用成员变量
2.const成员变量
3.自定义类型成员

举例

class A
{
public:
	A(int a)
private:
	int _a;
};
class B
{
public:
	B(int a, int ref)
	{
		: _self(a);
		, _ref(ref)
		, _n(10)
		{}
private:
	A _self;//自定义类型成员
	int& _ref;//引用成员变量
	const int _n;//const成员变量
};

3.尽量使用初始化列表初始化，对于自定义类型成员函数，一定会先使用初始化列表初始化，即使我们不写，编译器也会给，只不过时随机值
4.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

举例
大家可以思考一下面这段代码的结果

A.输出1 1
B.程序崩溃
C.编译不通过
D.输出1 随机值

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a1(a)
		, _a2(_a1)
	{}
	void Print()
	{
		cout << _a1 << " " << _a2 << endl;
	}
private:
	//是按照这里的顺序初始化的，这个例子中，先初始化_a2，再初始化_a1,但是_a2是由_a1的值来初始化的
	int _a2;
	int _a1;
};

int main()
{
	A aa(1);
	aa.Print();
	return 0;
}

自测结果如下
在这里插入图片描述

5.3初始化顺序

数据成员在类中定义的顺序就是参数列表中的初始化顺序；
初始化列表仅用于初始化数据成员，并不指定这些数据成员的初始化顺序；
每个成员在初始化列表中只能出现一次；
尽量避免使用成员初始化成员，成员初始化顺序最好和成员的定义顺序保持一致。

6.explicit关键字

构造函数不仅可以构造和初始化对象，对于单个参数的构造函数，还具有类型转换的作用,但是通常会造成代码的可读性不好，使用explicit修饰构造函数，将会禁止单参构造函数的隐式转换

class Data
{
public:
	Data (int year)
		: _year(year)
		{}
	explicit Data (int year)
		: _year(year)
		{}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Test
{
	Data d1(2018);
	d1 = 2019;
}

二、析构函数

1.概念

析构函数是特殊的成员函数，与构造函数功能相反，在对象被销毁时，由编译器自动调用，完成类的一些资源清理工作。

2.特征

1.析构函数名是在类名前加上~
2.析构函数没有参数也没有返回值
3.一个类只能有一个析构函数，且不能重载，如果没有显示定义析构函数，系统会自动生成默认的析构函数
4.对象生命周期结束时，C++编译系统会自动调用析构函数
5.编译器生成的默认析构函数，对自定义类型成员调用他的析构函数
举例

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;
	int _age;
};

int main()
{
	Person p;
	return 0;
}

三、拷贝构造函数

1.概念

拷贝构造函数是用已存在的类类型对象来创建新的对象，只有单个形参，且该形参必须是本类类型对象的引用，一般用const修饰

2.特征

1.拷贝构造函数时特殊的成员函数
2.拷贝构造函数是构造函数的一个重载格式
3.拷贝构造函数的参数只有一个且必须是引用传参，用传值的方式会引发无穷递归调用
举例

class Data
{
public:
	Data (int year = 2022, int month = 03, int day = 30)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//格式要非常注意
	Data(const Data& d)
	{
		_year = d.year;
		_month = d.month;
		_day = d.day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Data d1;
	Data d2(d1);
	return 0;
}

3.为什么必须是引用传参

在这里插入图片描述

4.浅拷贝

如果没有显示定义拷贝构造函数的话，系统会生成默认的拷贝构造函数，默认的拷贝构造函数按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝
举例

class Data
{
public:
	Data (int year = 2022, int month = 03, int day = 30)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Data d1;
	Data d2(d1);//这里就调用了默认拷贝构造函数
	return 0;
}

5.自己实现的意义

?我们刚刚都提到了，如果一个类没有显示实现拷贝构造函数，则编译器会生成一份默认构造函数，既然编译器会给我们生成默认拷贝构造函数，那我们还有必要自己写嘛？

我们要知道默认拷贝构造函数的拷贝方式：将一个对象原封不动的拷贝到新对象中

例子

class String
{
public:
	String(const char* str = "jack")
	{
		_str = (char *)malloc(strlen(str) + 1);
		strcpy(_str, str);
	}
//多次调用析构函数
	~String()
	{
		free(_str);
		_str = nullptr;
	}
private:
	char* _str;
};
int main()
{
	String s1("hello");
	String s2(s1);
	system("pause");
	return 0;
}

默认拷贝构造函数执行完成之后，s1,s2在底层公用的是同一份堆空间

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-46VJcfrW-1648642220691)(C:\Users\86134\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220113160926430.png)]$

浅拷贝后果

多个对象共同使用同一份资源，在这些对象被销毁时，同一份资源会被释放多次，引起崩溃

编译器生成的默认拷贝构造函数，是按照浅拷贝方式实现的

浅拷贝就是将一个对象中的内容原封不动的拷贝到另一个对象中

后果是多个对象共享同一份资源，最终在对象销毁时该份资源被释放多次而导致程序崩溃

💙所以如果类中涉及到资源管理时，该类必须显示提供析构函数，在析构函数中将对象的资源释放掉

如何判断需要自己实现拷贝构造函数，什么时候实不实现无所谓？

如果一个类中如果设计到资源管理时，拷贝构造函数是必须要实现的

四、赋值运算符重载

1.概念

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载就是具有特殊函数名的函数，也具有其返回值类型，函数名字和参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数相似

2.特征

1.函数名字：关键字operator后面接需要重载的运算符符号
2.函数原型：返回值类型 operator 操作符（参数列表）
3.不能通过连接其他符号来创建新的操作符，例如operator@
4.重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数
5.用于内置类型的操作符，其含义不能改变
6.作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少1，成员函数的操作符有一个默认的形参this,限定为第一个形参
7..*/::/sizeof/?:/.这五个运算符不能重载
举例

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

	Data(const Data& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void PrintfData()
	{
		cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
    Data d1(2022, 1, 12);
    Data d2(d1);
    Data d3(2022, 1, 13);
    //调用赋值运算符重载函数
    d1 = d3; 
}

如果类没有显示实现赋值运算符重载函数，则编译器会生成一份默认运算符重载函数，完成对象之间的赋值操作

?但是观察下面的代码有没有问题

class String
{
public:
    //构造函数
	String(const char* str = "jack")
	{
		_str = (char *)malloc(strlen(str) + 1);
		strcpy(_str, str);
	}
    //拷贝构造函数
    String(const string& s)
    {
        cout << "拷贝构造函数" << endl;
    }

	~String()
	{
        if(_str)
        {
			free(_str);
			_str = nullptr;
        }
        }
private:
	char* _str;
};
int main()
{
	String s1("hello world");
	String s2("Hello World");
    s1 = s2;
	system("pause");
	return 0;
}

下面时结果的监视窗口
在这里插入图片描述

上面的代码存在两个问题
编译器生成的赋值运算符重载是按照浅拷贝方式实现的，类中涉及到资源管理时，会造成以下两个后果

1.浅拷贝：一份内存资源释放多次，引起代码崩溃
2.s1被赋值后，地址和s2一样，s1的内存丢失了，造成内存泄露

💙类中涉及资源管理时，赋值运算符重载必须显示写出来

3.赋值运算符重载

赋值运算符重载与函数重载没有任何关系

函数重载：在相同作用域，函数名字相同，参数列表不同(个数，类型，类型次序），与返回值类型没有关系
运算符重载:为了提高代码的可读性

举例赋值运算符重载

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

	Data(const Data& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	Data& operator=(const Data& d)
	{
		//判断有没有自己给自己赋值
		if(this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

注意

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，编译器也会生成一个，完成对象按字节的值拷贝

五、const成员

1.const修饰的类的成员函数

将const 修饰的类成员函数称为const成员函数，实际上const修饰的时成员函数隐藏的this指针，表明该成员函数不能对类中的任何成员进行修改

2.小问题

const对象可以调用非const成员函数吗？?
非const对象可以调用const成员函数吗？?
const成员函数内可以调用其他的非const成员函数吗？?
非const成员函数内可以调用其他的const成员函数吗？?

3.总结

1.如果在成员函数中不需要修改成员变量，最好将该函数修饰成const类型
2.如果需要修改当前对象中的成员变量时，该函数不能用const修饰

六、取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义，编译器会自动生成
举例

class Data
{
public:
	data* operator&()
	{
		return this;
	}
	const Data* operator&()const
	{
		return this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};