类和对象（中）

目录

1.默认成员函数

2.构造函数 

3.析构函数

4. 拷贝构造函数

5.赋值运算符重载

5.1 运算符重载

5.2 赋值运算符重载

拷贝构造函数和赋值运算符重载的区别：

5.3 前置++和后置++重载

5.4 <<和>>运算符重载

6. const成员

7. 取地址及const取地址操作符重载

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1.默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。

class Date {};

如果一个类在什么都没有时，编译器会自动生成6个默认成员函数。

默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

初始化和清理：

构造函数主要完成初始化工作

析构函数主要完成清理工作

拷贝复制：

拷贝构造是使用同类对象初始化创建对象

赋值重载主要是把一个对象赋值给另一个对象

取地址重载：

主要是普通对象和const对象取地址，这两个很少自己实现

2.构造函数 

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，以保证 每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次。

class Date
{
public:
	Date()
	{
		_day = 0;
		_month = 0;
		_year = 0;
	}	
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任 务并不是开空间创建对象，而是初始化对象。

特征如下：

1.函数名和类名相同

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.允许重载

class Date
{
public:
	Date()
	{
		_day = 0;
		_month = 0;
		_year = 0;
	}
	
	Date(int year, int month, int day)//函数重载
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
    
    void Printf()
	{
		cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

调用时：

int main()
{
	Date a;//不能写成Date a();这会让编译器无法分辨这是函数声明还是调用函数
	Date b(2023, 10, 15);
	a.Printf();//0年0月0日
	b.Printf();//2023年10月15日
	return 0;
}

注意：

class Date
{
public:
    Date()
	{
		_day = 0;
		_month = 0;
		_year = 0;
	}
	//这两个构造函数是重载函数
    //一个是无参函数，一个是全缺省函数，
    //在语法上，是满足的，但实际情况例如:
    // Date a;
    //具体调用的构造函数就不明确
	Date(int year = 2023, int month = 10, int day = 14)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

    void Printf()
	{
		cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
}

 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。

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

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

error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用

编译器生成的默认构造函数的用法：

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等自己定义的类型

对于内置类型，编译器初始化不做处理。

对于自定义类型，编译器会调用它的默认构造函数。

默认构造函数包括：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

默认构造函数只能有一个。

看看下面的程序，就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认成员函数。

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

_t的成员会被初始化，Date的内置类型还是随机值

C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在 类中声明时可以给默认值。 

class Date
{
public:

private:
	int _year = 2023;
	int _month = 10;
	int _day = 15;
};

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3.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，局部对象销毁工作是由 编译器完成的。而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工作。

析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~(按位取反符号)。

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。

class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (_a == nullptr)
		{
			perror("malloc error");
			exit(-1);
		}
		_size = 0;
		_capacity = 4;
		cout << "Stack" << endl;
	}

	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
		cout << "~Stack" << endl;
	}

private:
	int* _a;
	int _size;
	int _capacity;
};

举例实现：

两个栈实现队列

class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (_a == nullptr)
		{
			perror("malloc error");
			exit(-1);
		}
		_size = 0;
		_capacity = 4;
		cout << "Stack" << endl;
	}

	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_size = _capacity = 0;
		cout << "~Stack" << endl;
	}

	void Push(int x)
	{
		if (_size == _capacity)
		{
			int* newp = (int*)realloc(_a, sizeof(int) * _capacity * 2);
			if (newp == nullptr)
			{
				perror("malloc error");
				exit(-1);
			}
			_a = newp;
			_capacity *= 2;
		}
		_a[_size++] = x;
	}

	int Pop()
	{
		assert(!Empty());

		return _a[--_size];
	}

	bool Empty()
	{
		return _size == 0;
	}

	void Print()
	{
		for (int i = 0; i < _size; i++)
		{
			cout << _a[i] << " ";
		}
		cout << endl;
	}

private:
	int* _a;
	int _size;
	int _capacity;
};

class Queue
{
public:
	void Push(int x)
	{
		A.Push(x);
	}

	int Pop()
	{
		assert(!Empty());

		if (B.Empty())
		{
			while (!A.Empty())
			{
				B.Push(A.Pop());
			}
		}
		return B.Pop();
	}

	void Print()
	{
		while (!Empty())
		{
			cout << Pop() << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	bool Empty()
	{
		return A.Empty() && B.Empty();
	}

private:
	Stack A;
	Stack B;
};

队列在销毁时main函数会先调用队列的默认析构函数，对于对象中的自定义类型成员，编译器会去调用它的析构函数~Stack（）。

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。

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；有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏，比如Stack类。

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4. 拷贝构造函数

那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？

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。

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：

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。

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。

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。

注意：类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请 时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。 

class Date
{
public:
	Date(int year = 2023, int month = 10, int day = 14)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	Date(Date x)//错误示范
	{
		_year = x._year;
		_month = x._month;
		_day = x._day;
	}

private:
	int _year = 2023;
	int _month = 10;
	int _day = 15;
};

int main()
{
	Date a;
	Date b(a);
	return 0;
}

a拷贝到b需要调用拷贝构造函数，而这个拷贝函数需要把a先拷贝到x，然而把a拷贝到x的过程中，又需要调用拷贝函数，由此引发无穷递归调用。

拷贝构造函数典型调用场景：

1.使用已存在对象创建新对象

2.函数参数类型为类类型对象

3.函数返回值类型为类类型对象

//第一种

Date a;
Date b(a);
Date c = a;

//第二种

void Print(Date x)

{}

//第三种

Date Test(Date x)

为了提高程序效率，一般对象传参时，尽量使用引用类型，返回时根据实际场景，能用引用 尽量使用引用。

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5.赋值运算符重载

5.1 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，也具有其 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。

函数名字为：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)

class Date
{
public:

	Date(int year = 2023, int month = 10, int day = 14)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
  //bool operator < (Date* this, const b)
	bool operator < (const Date b)
	{
		return _year < b._year
			|| (_year == b._year && _month < b._month)
			|| (_year == b._year && _month == b._month && _day < b._day);
	}

	void Printf()
	{
		cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
	}
	//private:
	int _year = 2023;
	int _month = 10;
	int _day = 15;
};
//写在类的外面需要访问类的成员，就不能有private
bool operator==(const Date& x, const Date& y)
{
	return x._year == y._year
		&& x._month == y._month
		&& x._day == y._day;
}

 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   ?:   . 注意以上5个运算符不能重载。这个经常在笔试选择题中出现。

int main()
{
	Date a;
	Date b = a;
	a == b;
	operator==(a, b);
    //两种使用方式
	a < b;
	a.operator<(b);
	return 0;
}

5.2 赋值运算符重载

1.赋值运算符只能重载成类的成员函数不能重载成全局函数

 class Date
 {
 public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    int _year;
    int _month;
    int _day;
 };
 // 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
 {
    if (&left != &right)
    {
        left._year = right._year;
        left._month = right._month;
        left._day = right._day;
    }
    return left;
 }

error C2801: “operator =”必须是非静态成员

原因：赋值运算符如果不显式实现，编译器会生成一个默认的。此时用户再在类外自己实现 一个全局的赋值运算符重载，就和编译器在类中生成的默认赋值运算符重载冲突了，故赋值 运算符重载只能是类的成员函数。

2.赋值运算符重载格式

参数类型：const Type&，传递引用可以提高传参效率

返回值类型：Type&，返回引用可以提高返回的效率，有返回值目的是为了支持连续赋值

检测是否自己给自己赋值

返回*this ：要复合连续赋值的含义

Date& operator=(const Date& d)
{
    if(this != &d)//检测是否自己给自己赋值
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
        
    return *this;
}

3. 用户没有显式实现时，编译器会生成一个默认赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝。

注意：内置类型成员变量是直接赋值的，而自定义类型成员变量需要调用对应类的赋值运算符重载完成赋值。

和拷贝构造函数类似

编译器生成的默认赋值运算符重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了

如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必须要自己实现

拷贝构造函数和赋值运算符重载的区别：

int main()
{
	Date a;
	Date b = a;//拷贝
    Date e(a);//拷贝
	Date c;
	c = a;//赋值
	c.operator=(a);//赋值
	return 0;
}

拷贝只有在函数定义时可以使用；

赋值可以在多处使用；

5.3 前置++和后置++重载

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
// 前置++：返回+1之后的结果
// 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
	Date& operator++()
	{
		_day += 1;
		return *this;
	}
// 后置++：
// 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载
// C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递
// 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，
// 故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this + 1
// 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
	Date operator++(int)
	{
		Date temp(*this);
		_day += 1;
		return temp;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d;
	Date d1(2023, 10, 16);
	d = d1++;    // d: 2023,10,17   d1:2023,10,16
	d = ++d1;    // d: 2023,10,17   d1:2023,10,17
	return 0;
}

5.4 <<和>>运算符重载

流插入和流提取被包含在iostream的头文件里

<< 流插入 对应的是 ostream 对象 这个符号本质是被运算符重载过

那他为什么可以识别不同的内置类型然后打印呢？

其实是因为在函数定义时定义了不同类型的函数，函数重载

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
    void operator<<(ostream& out)
    {
        out << _year << "/" << _month << "/" << _day; 
    }

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
    Date a;
    //cout << a;    会报错
    a << cout;
    return 0;
}

void operator<<(istream& out)

这个函数是作为Date的成员函数 void operator<<(Date* const this, istream& out)

函数的第一个参数是*this指针，所以成了a << cout 

那该怎么办呢？

为了达成 cout << a

总不能把这个函数定义在iostream头文件里面把，这个也不现实，还有一种办法，把这个函数定义成全局函数

但是这样就意味着新的问题出现，Date类是被封装过的，不能直接访问，这里就有两个方法，第一个定义一个类成员函数获取_year...Getyear()这个样子，但是比较麻烦，c++常用第二种方法 友元 友元函数可以在类定义的任何地方声明，不受类访问限定符限

然后还要适配 cout << a << b << endl;

class Date
{
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& x);
    friend istream& operator>>(istream& in, Date& x);
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& x)
{
    out << x._year << "/" << x._month << "/" << x._day; 
    return out;
}

istream& operator>>(istream& in, Date& x)
{
	in >> x._year >> x._month >> x._day;
	return in;
}

int main()
{
    Date a;
    cout << a;
    return 0;
}

---

6. const成员

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
    
    bool Date::operator==(const Date x) const
    {
	    return _year == x._year
		    && _month == x._month
		    && _day == x._day;
    }

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

bool Date::operator==(const Date x) const        等价于

bool Date::operator==(const Date* const this, const Date x)

Date* const this -> this指针只能指向原地址

const Date* this -> this指针指向的内容不能被改变

结合一下就是指向的对象不能修改 指向的对象内容也不能被修改

实现一些【】的函数重载

#include<iostream>
using namespace std;

class Array
{
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Array& x);
public:
	Array(int n = 10)
	{
		size = n;
		int* parr = (int*)malloc(sizeof(int) * size);
		if (parr == nullptr)
		{
			perror("malloc error");
			exit(-1);
		}
		arr = parr;
	}

	Array(Array& x)
	{
		size = x.size;
		int* parr = (int*)malloc(sizeof(int) * size);
		if (parr == nullptr)
		{
			perror("malloc error");
			exit(-1);
		}
		arr = parr;
		memcpy(arr, x.arr, sizeof(int) * size);
	}

	~Array()
	{
		free(arr);
		arr = nullptr;
		size = 0;
	}

	int& operator[](int i)
	{
		return arr[i];
	}

	const int& operator[](int i) const
	{
		return arr[i];
	}


private:
	int* arr;
	int size;
};

ostream& operator<<(ostream& out, const Array& x)
{
	for (int i = 0; i < x.size; ++i)
	{
		out << x[i] << " ";//调用const int& operator[](int i) const
	}
	out << endl;
	return out;
}


int main()
{
	Array a;
	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		a[i] = i;//调用int& operator[](int i)
	}
	cout << a;
	return 0;
}

---

7. 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 ，编译器默认会生成。

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
    
    Date* operator&()
    {
        return this ;
    }
    
    const Date* operator&()const
    {
        return this ;
    }

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

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！