C++入门篇3---类和对象 （中）

类的六个默认成员函数（如下图）

注意：所谓的默认成员函数，就是用户不写，编辑器会自动帮我们生成的函数

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一、构造函数

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

int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

上面写的Date就是一个无参的构造函数，相比正常的函数缺少返回值，并且函数名和类名相等，该函数一般是在创建对象时系统自动调用，如下

当构造函数被写成有参数的时候，对象的创建要传参数，当然全缺省的参数除外，因为全缺省的函数不传参数也能调用，同时还有一点，编辑器提供的默认构造函数是没有参数的，且一旦用户自己写了构造函数，编辑器就不会生成默认的构造函数，如下

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	Date(int year,int month,int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
		cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl;
	}
};

int main()
{
	Date d(2023,7,31);//正确写法
	Date y;//错误写法 --- 因为我们自己写了构造函数，编译器不会再生成默认构造
	return 0;
}

其实，细心的人会发现Date y();这种写法是能过的，这里说一下，这个之所以能过是因为编辑器认为它是某个函数的声明，编译器不会去调用构造函数，所以能过。

还有一点：构造函数支持函数重载

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
		cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl;
	}
	Date()
	{
		cout << "Date()" << endl;
	}
};

int main()
{
	Date d(2023,7,31);
	Date y;
	return 0;
}

总结一下：

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. 如果类中没有显式定义构造函数，则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
6. C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的数据类型，如：int/char...，自定义类型就是我们使用class/struct/union等自定义的类型，编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员调用的它的默认成员函数
7. 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(因为默认构造函数都可以不传参数调用，如果不唯一，调用时就会不知道调用哪个)

注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数（一言以蔽之：都可以不传参调用）

 关于第6点，这里举个例子给大家演示一下

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
		cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl;
	}
	Date()
	{
		cout << "Date()" << endl;
	}
};

class A
{
private:
	Date x;
	int y;
};

int main()
{
	A a;
	return 0;
}

如上，默认生成的构造函数会去调用自定义成员的默认构造函数，如果没有默认构造函数就会报错(这里以后会有其他方法解决)

 默认生成的构造函数对内置类型不会处理

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二、析构函数

与构造函数相反，这个是用来释放资源的，特征很相似：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~
2. 无参数无返回值类型
3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能重载
4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数
5. 编译器生成的默认析构函数，对自定类型成员调用它的析构函数
6. 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的默认析构函数，比如Date类；有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏，比如Stack类(会在堆上开空间，需要释放)

下面写一个析构函数

class Time
{
public:
    ~Time()
    {
        cout << "~Time()" << endl;
    }
private:
    int _hour;
    int _minute;
    int _second;
};
class Date
{
    private:
        // 基本类型(内置类型)
        int _year = 1970;
        int _month = 1;
        int _day = 1;
        // 自定义类型
        Time _t;
};
int main()
{
    Date d;
    return 0;
}

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三、拷贝构造函数

1.拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式

2. 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，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用

这里解释一下为什么会无穷递归调用：当我们在传类对象作为参数时，编辑器会自动调用拷贝构造，而调用拷贝构造就会传参，而传参就要调用拷贝构造，一直循环，故我们要传引用

3.若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象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。(和C语言中的传参一样) 

注意：在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。

4.当涉及资源申请时，我们就需要手写拷贝构造，举个例子

class SList
{
private:
	int* _a;
	int _capacity;
public:
	SList()
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
		_capacity = 10;
	}

	~SList()
	{
		free(_a);
		_capacity = 0;//可写可不写
	}
};

void func(const SList y)
{
	cout << "void func(const SList x)" << endl;
}
int main()
{
	SList x;
	func(x);
	return 0;
}

为什么会报错呢？

关键在于编辑器会自动调用析构函数，我们在传参数时是默认的传值传参，也就是说y里面的成员与x的成员一样，而当func函数调用完成时，y的生命周期到了，系统自动调用析构函数，释放了_a指向的空间，而当main函数结束时，x的生命周期也到了，系统又会调用析构函数，又会再次释放_a指向的空间，就会引发报错，这时候我们就需要手写拷贝构造函数，如下

class SList
{
private:
	int* _a;
	int _capacity;
public:
	SList()
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
		_capacity = 10;
	}
	SList(const SList&tmp)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * tmp._capacity);
		_capacity = tmp._capacity;
	}
	~SList()
	{
		free(_a);
		_capacity = 0;//可写可不写
	}
};

void func(const SList& x)
{
	cout << "void func(const SList x)" << endl;
}
int main()
{
	SList x;
	func(x);
	return 0;
}

5. 拷贝构造函数典型调用场景

• 使用已存在对象创建新对象
• 函数参数类型为类类型对象
• 函数返回值类型为类类型对象

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四、赋值运算符重载

讲这个之前，要先认识一下运算符重载

C++为了增强代码的可读性引入了运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数，也具有返回值类型，函数名字以及参数列表，其返回值类型与参数列表与普通的函数类似。
函数名为：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)

函数的参数的顺序和运算符做对应操作数的顺序是对应的

注意：

• 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如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：内置的整型+，不能改变其含义
• 作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
• .* 、 ::、  sizeof、  ?:  、 . 注意这5个运算符不能重载

举个例子

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	bool operator==(const Date& d)
	{
		return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
	}
};

上面的==就是一个运算符重载，就可以用来比较自定义类型，当然还有<、>、<=、>=、!=等等很多运算符都可以重载，下面展示一下用法

int main()
{
	Date x(2023,7,31);//注意要自己写构造函数
	Date y(2023, 7, 30);
	x==y;//可以直接按照==的用法使用
    x.operator==(y);//也可以像正常调用成员函数一样使用
	return 0;
}

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好，下面我们进入正题---赋值运算符重载

特征：

• 只能是成员函数，不能是全局的函数
• 编辑器默认生成的赋值运算符重载，只能进行值拷贝，可以类比拷贝构造
• 当涉及资源管理(如向堆申请空间)，就需要手动写

//赋值运算符的格式
//1.参数类型：const 类名&，提高效率---防止拷贝构造
//2.返回值：类名&，提高效率---防止拷贝构造
//3.检查是否自己给自己赋值，(当深拷贝的时候，我们在对对象进行赋值前，需要先释放该对象之前占有的资源，如果自己给自己赋值，就会先将资源释放，之后该指针就是野指针，会导致未定义行为)
//4.返回*this符合连续赋值的含义
//赋值运算符是有返回值的，就是它被赋的值
Date& operator=(const Date& d)
{
	if (!(*this == d))
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	return *this;
}

这里再介绍两个比较特殊的运算符前置++，后置++（前置--，后置-- 类似），因为都是一个操作数，操作符也一样，所以为了区分这两个运算符重载函数，我们制定了规则如下：

//前置++
//这里的返回值返回Date&，因为*this这个对象出了函数还存在，直接返回引用，提高效率
Date& operator++()
{
	//...
	return *this;
}
//后置++
//这里的返回值返回Date，因为*this这个对象发生改变，而后置++返回未+1时候的*this，需要变量记录，
//而该变量出了函数销毁，所以返回值为Date（发生拷贝构造）
Date operator++(int)//这里的参数int是为了和上面的函数形成函数重载，便于区分，在调用后置++时，编辑器会自动加一个值作为参数
{
	Date tmp(*this);
	//...
	return tmp;
}

五、取地址及const取地址操作符重载

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
		cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << '/' << _month << '/' << _day;
	}
};
int main()
{
	const Date x(2023, 7, 31);
	x.Print();
	return 0;
}

大家看看，上面的这段代码有没有问题？咋一看好像很正常，但是我们在仔细思考一下，就会发现这里涉及一个权限放大的问题，x在调用Print函数时，编辑器会自动传x的地址过去，类型为const Date*，而this的默认参数类型是Date*const类型(这里说明一下，类型+*const，修饰的是指针，代表指针不能被修改，const+类型*，修饰的是指针指向的空间，代表空间里的值不能被修改)，很明显，权限被放大了，即x的成员本来不能被修改，但是this指针能修改x的成员了，所以报错，那么我们怎么修改this指针的类型呢？同时这个类型还是编辑器自动生成，语法如下：

void Print() const
{
	cout << _year << '/' << _month << '/' << _day;
}

在函数后面加上const表示修饰this指针

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取地址及const取地址操作符重载

class Date
{
public:
	Date* operator&()
	{
		return this;
	}
	const Date* operator&()const
	{
		return this;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};

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，比如想让别人获取到指定的内容