C++系列教程P5：‘类与对象’三部曲——[对象和特殊成员]

1. 对象的概念

在C++中，对象是类的一个实例。对象可以包含数据和函数，实现不同的行为。对象是面向对象程序设计中的核心概念之一。

2. 特殊成员函数

在C++中，有一些特殊的成员函数，它们被自动调用，与类的其他成员函数不同。这些特殊成员函数包括：

• 构造函数
• 拷贝构造函数
• 移动构造函数
• 拷贝赋值运算符
• 移动赋值运算符
• 析构函数

接下来，我们将分别介绍这些特殊成员函数的功能和使用方法。

(1) 构造函数

构造函数是一种特殊的成员函数，它负责初始化类的对象，并在创建对象时自动调用。构造函数的名称与类名相同，没有返回值类型，可以重载。

以下是一个示例：

c++Copy Code
class Animal{
private:
    string name;
    int age;
public:
    Animal(){
        name = "Unknown";
        age = 0;
    }

    Animal(string n, int a){
        name = n;
        age = a;
    }
};

上述代码中，Animal类有两个构造函数，一个使用默认参数，另一个使用用户指定参数。

(2) 拷贝构造函数

拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，它负责将一个对象的值复制到另一个对象中。拷贝构造函数的名称为类名，参数为指向本类对象的引用。

以下是一个示例：

c++Copy Code
class Animal{
private:
    string name;
    int age;
public:
    Animal(const Animal& other){
        name = other.name;
        age = other.age;
    }
};

上述代码中，Animal类实现了一个拷贝构造函数，用于将一个Animal对象的值复制到另一个Animal对象中。

(3) 移动构造函数

移动构造函数是一种特殊的构造函数，它负责将一个对象的资源所有权转移到另一个对象中。移动构造函数的名称为类名，参数为指向本类对象的引用。

以下是一个示例：

c++Copy Code
class Animal{
private:
    string* name;
public:
    Animal(){
        name = new string("Unknown");
    }

    Animal(Animal&& other){
        name = other.name;
        other.name = nullptr;
    }

    ~Animal(){
        delete name;
    }
};

上述代码中，Animal类实现了一个移动构造函数，用于将一个Animal对象的资源所有权转移到另一个Animal对象中。

(4) 拷贝赋值运算符

拷贝赋值运算符是一种特殊的成员函数，用于将一个对象的值赋给另一个对象。拷贝赋值运算符的名称为"="，参数为指向本类对象的引用。

以下是一个示例：

c++Copy Code
class Animal{
private:
    string name;
    int age;
public:
    Animal& operator=(const Animal& other){
        name = other.name;
        age = other.age;
        return *this;
    }
};

上述代码中，Animal类实现了一个拷贝赋值运算符，用于将一个Animal对象的值赋给另一个Animal对象。

(5) 移动赋值运算符

移动赋值运算符是一种特殊的成员函数，用于将一个对象的资源所有权转移到另一个对象中。移动赋值运算符的名称为"="，参数为指向本类对象的引用。

以下是一个示例：

c++Copy Code
class Animal{
private:
    string* name;
public:
    Animal& operator=(Animal&& other){
        if(this != &other){
            delete name;
            name = other.name;
            other.name = nullptr;
        }
        return *this;
    }

    ~Animal(){
        delete name;
    }
};

上述代码中，Animal类实现了一个移动赋值运算符，用于将一个Animal对象的资源所有权转移到另一个Animal对象中。

(6) 析构函数

析构函数是一种特殊的成员函数，它在对象销毁时自动调用，用于清理对象所占用的资源。析构函数的名称为"~类名"，没有返回类型，也不需要参数。

以下是一个示例：

c++Copy Code
class Animal{
private:
    string* name;
public:
    Animal(){
        name = new string("Unknown");
    }

    ~Animal(){
        delete name;
    }
};

上述代码中，Animal类实现了一个析构函数，用于在对象销毁时清理对象所占用的资源。

3. 使用场景

对象和特殊成员函数是C++中面向对象程序设计的核心概念之一。它们提供了一种更加灵活的编程方式，可以帮助我们更好地管理程序的复杂性。

下面是一个使用对象和特殊成员函数的示例：

c++Copy Code
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Person{
private:
    string name;
    int age;
public:
    Person(){
        name = "Unknown";
        age = 0;
        cout << "Default constructor called." << endl;
    }

    Person(string n, int a){
        name = n;
        age = a;
        cout << "Constructor with parameters called." << endl;
    }

    Person(const Person& other){
        name = other.name;
        age = other.age;
        cout << "Copy constructor called." << endl;
    }

    Person(Person&& other){
        name = other.name;
        other.name = "";
        age = other.age;
        cout << "Move constructor called." << endl;
    }

    ~Person(){
        cout << "Destructor called." << endl;
    }

    Person& operator=(const Person& other){
        name = other.name;
        age = other.age;
        cout << "Copy assignment operator called." << endl;
        return *this;
    }

    Person& operator=(Person&& other){
        if(this != &other){
            name = other.name;
            age = other.age;
            other.name = "";
            cout << "Move assignment operator called." << endl;
        }
        return *this;
    }

    void display(){
        cout << "Name: " << name << endl;
        cout << "Age: " << age << endl;
    }
};

int main(){
    // 使用默认构造函数
    Person p1;
    p1.display();
    cout << endl;

    // 使用带参数的构造函数
    Person p2("Tom", 20);
    p2.display();
    cout << endl;

    // 使用拷贝构造函数
    Person p3 = p2;
    p3.display();
    cout << endl;

    // 使用移动构造函数
    Person p4 = move(p2);
    p4.display();
    cout << endl;

    // 使用拷贝赋值运算符
    p3 = p1;
    p3.display();
    cout << endl;

    // 使用移动赋值运算符
    p4 = move(p1);
    p4.display();
    cout << endl;

    return 0;
}

上述代码中，我们定义了一个Person类，使用对象和特殊成员函数实现了不同的功能。在main函数中，我们对这些功能进行了测试，并输出了相应的信息。

4. 总结

本文介绍了C++中的对象和特殊成员函数，并通过示例演示了它们的使用方法。对于需要使用面向对象程序设计的开发者来说，掌握这些知识非常重要。