C++入门之类和对象（中）

一、类的默认成员函数

编辑二、构造函数

三、析构函数

四、拷贝构造函数

五.运算符重载

六、赋值运算重载

七、日期类的实现

1、Date.h

2、Date.cpp

八、取地址运算符重载

1、const成员函数

2、取地址运算符重载

一、类的默认成员函数

默认成员函数就是用户不用实现的函数，编译器就会自动生成的成员函数。类中编译器会默认生成6个默认成员函数。c++11之后还增加两个默认成员函数， 移动构造 和 移动赋值 。

从两个方面去学习：

1、我们不写时，编译器默认生成的函数行为是什么，是否满足我们的需求。

2、编译器默认生成的函数不满足我们的需求，我们需要自己实现，那么如何自己实现？

二、构造函数

构造函数是特殊的成员函数，构造函数的主要任务并不是开空间创建对象（我们常使用的局部对象是栈帧创建时，空间就开好了），而是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stcak和Data类中写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美替代了Init。

构造函数的特点

1、函数名和类名相同。

2、无返回值。（返回值啥都不需要给，也不需要写void，c++规定如此）

3、对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。

4、构造函数可以重载。

重点：

1、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的默认构造函数，一旦用户显示定义编译器就不再生成。

2、默认构造（不传实参就可以调用的构造函数）：自己写的无参构造函数、全缺省构造函数、编译器提供的无参构造函数。这三个函数有且只有一个存在，不能同时存在。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是同时调用时会存在歧义。

3、全缺省构造函数与有参构造函数不能共存，否则重定义。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public://1.无参构造函数Date(){_year = 2024;_month = 7;_day = 16;}//2.有参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//3.全缺省构造函数Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << this->_year << "/" << this->_month << "/" << this->_day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{//Date d1;//d1.Print();//注意：调用无参构造函数不能加括号 ————> Date d1();与函数声明无法区分//Date d2(2024, 7, 16);//d2.Print();//Date d3(2024);//d3.Print();return 0;
}

4、不写构造函数，编译器默认生成的构造函数，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是否初始化是不确定的取决于编译器。对于自定义类型成员变量（例如：类的嵌套），要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量没有默认构造（自己写的默认构造），那么就会报错，我们要初始化这个成员变量，需要用初始化列表才能解决，初始化列表。

说明：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型：int/char/double/指针等；自定义类型：class/struct等关键字自己定义的类型。

#include<iostream>
using namespace std;typedef int STDataType;
class Stack
{
public://全缺省（也算默认构造）Stack(int n = 4){_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;}
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};
//两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:private:Stack pushst;Stack popst;
};
int main()
{//编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造函数，完成了两个Stack成员类的初始化MyQueue mq;return 0;
}

三、析构函数

析构函数与构造函数功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁，比如局部对象是存在栈帧的中的，函数结束栈帧销毁，就释放了，不需要我们管。C++规定对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理释放工作（堆区：动态开辟的空间）。析构函数的功能类比我们之前Stack实现的Destroy功能，而像Date没有Destroy，其实就是没有资源需要释放，所以严格说Date是不需要析构函数的。

析构函数的特点：

1、析构函数名是类名前面加上~字符。

2、五参数返回值，也不需要加void

3、一个类只有一个析构函数，若未显示定义，系统会自动生成默认的析构函数。

4、对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数

5、与构造函数类似，不写析构函数，编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理，自定类型成员会调用他的析构函数。

6、还需要注意的是我们写析构函数，对于自定义类型成员也会调用他的析构，也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用析构函数。

#include<iostream>
using namespace std;typedef int STDataType;
class Stack
{
public://全缺省（也算默认构造）Stack(int n = 4){_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;}~Stack(){//程序结束前自动调用析构函数，释放堆区动态开辟的空间free(_a);_a = nullptr;_capacity = _top = 0;}
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列 
class MyQueue
{
public://即使写了MyQueue的析构函数，程序结束时调用MyQueue析构函数的同时也会调用Stack的析构函数/*~MyQueue(){cout << "~MyQueue()" << endl;}*/
private:Stack pushst;Stack popst;
};
int main()
{//编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造函数，完成了两个Stack成员类的初始化//编译器默认生成MyQueue的析构函数调用了Stack的析构函数，释放了两个Stack成员类内部的资源MyQueue mq;return 0;
}

7、如果类中没有申请资源时，析构函数可以不写，直接使用编译器生成默认的析构函数，如Date；如果默认生成的析构就可以使用，也就不需要写析构，如Queue；但是有资源申请时，一定要自己写析构，否则会造成资源泄露，如Stack。

8、一个局部域的多个对象，c++规定后定义的先析构。

注意：先实例化的对象先构造，后实例化的对象先析构。原因：栈的先进后出。

四、拷贝构造函数

如果一个构造函数的第一个参数是自身类型的引用，且任何额外的参数都有默认值，则次构造函数也叫作拷贝构造函数，也就是说拷贝构造函数是一个特殊的构造函数。

拷贝构造的特点：

1、拷贝构造函数是构造函数的一个重载。

2、拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用，使用传值调用方式编译器直接报错，因为语法上会引发无穷递归调用。

3、c++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以这里自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造完成。

4、若未显示定义拷贝构造，编译器会自动生成拷贝构造。自动生成的拷贝构造对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝（一个字节一个字节的拷贝），对自定义类型成员变量会调用它的拷贝构造。

拷贝构造函数正确写法：Date（const Date& d）

c++规定：类类型传值传参必须调用拷贝构造。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//拷贝构造函数Date(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
void Func(Date d)
{cout << &d << endl;d.Print();
}
int main()
{Date d1(2024, 7, 18);Date d2(d1);//C++规定，传值传参会调用拷贝构造Func(d1);//先调用拷贝构造，再调用Func函数return 0;
}

5、像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的拷贝构造就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现拷贝构造。但是像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器自动生成的拷贝构造完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型Stack成员，编译器自动生成的拷贝构造会调用Stack的拷贝构造，也不需要我们显示实现MyQueue的拷贝构造。这里还有一个小技巧，如果一个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写拷贝构造，否则就不需要。

#include<iostream>
using namespace std;typedef int STDataType;
class Stack
{
public:Stack(int n = 4){_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;}Stack(const Stack& st){//需要对_a指向资源创建同样大的资源再拷贝值————>深拷贝_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * st._capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);_top = st._top;_capacity = st._capacity;}void Push(STDataType x){if (_top == _capacity){int newcapacity = _capacity * 2;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity *sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail");return;}_a = tmp;_capacity = newcapacity;}_a[_top++] = x;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_a = nullptr;_top = _capacity = 0;}
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};
//两个Stack实现队列 
class MyQueue
{
public://......
private:Stack pushst;Stack popst;
};
int main()
{Stack st1;st1.Push(1);st1.Push(2);//Stack不显示实现拷贝构造，用自动生成的拷贝构造完成浅拷贝 //会导致st1和st2里面的_a指针指向同一块资源，析构时会析构两次，程序崩溃 Stack st2 = st1;//Stack st2(st1);MyQueue mq1;//MyQueue自动生成的拷贝构造，会自动调用Stack拷贝构造完成pushst/popst的拷贝，//只要Stack拷贝构造自己实现了深拷贝，他就没问题 MyQueue mq2 = mq1;return 0;
}

6、传值返回会产生一个临时对象调用拷贝构造，传值引用返回，返回的是返回对象的别名(引用)，没有产生拷贝。但是如果返回对象是一个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使用引用返回是有问题的，这时的引用相当于野引用，类似野指针。传引用返回可以减少拷贝，但是一定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能用引用返回。

五.运算符重载

1、当运算符被运用于类类型的对象时，c++语言允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。

C++规定类类型对象使用运算符时，必须转换成调用对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。

2、运算符重载是具有特定名字的函数，它的名字是由operator 和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数一样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

3、重载运算符的参数个数和该运算符作用的运算对象数量一样多，一元运算符有一个参数，二元运算符有两个参数，二元运算符的左侧运算对象传给第一个参数，右侧运算对象传给第二个参数。

4、如果一个重载运算符函数是成员函数，则它的第一个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运

算重载作为成员函数时，参数比运算对象少一个。

5、运算符重载以后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持一致。

6、不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：比如operator@

7、.* :: sizeof ?. . 注意以上5个运算符不能重载

8、重载操作符至少有一个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如：int operator +（int x ,int y）

9、一个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义，比如Date类重载operator-就有意
义，但是重载operator+就没有意义

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{//friend bool operator==(Date d1, Date d2);全局函数做友元public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}int GetYear(){return _year;}bool operator==(Date d1){return _year == d1._year&& _month == d1._month&& _day == d1._day;}//日期+天数————>返回日期Date operator+(int day);//日期-天数————>返回日期Date operator-(int day);//日期+日期————>返回天数int operator-(const Date& d);private:int _year;int _month;int _day;
};//重载为全局的面临对象访问私有成员变量的问题 
//bool operator==(Date d1, Date d2)
//{
//	return d1._year == d2._year
//		&& d1._month == d2._month
//		&& d1._day == d2._day;
//}//有4中解决方案：
//1、成员变量设置为公有 
//2、Date提供getxxx函数
//3、友元函数 
//4、重载为成员函数 int main()
{Date x1(2024, 7, 18);Date x2(2024, 7, 18);x1 == x2;//全局函数的本质：operator==(x1, x2);x1 == x2;//成员函数的本质：x1.operator==(x2);return 0;
}

10、重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，无法很好的区分。C++规定，后置++重载时，增加一个int形参，跟前置++构成函数重载，方便区分。前置++可以减少拷贝次数用的更多。

11、重载<<和>>时，需要重载为全局函数，因为重载为成员函数，this指针默认抢占了第一个形参位置，第一个形参位置是左侧运算对象，调用时就变成了对象<<cout，不符合使用习惯和可读性、重载为全局函数把ostream/istream放到了第一个形参位置就可以了，第二个形参位置当类类型对象。