文章目录
- 一、类的默认成员函数
- 二、构造函数
- 三、析构函数
- 四、拷⻉构造函数
- 五、赋值运算符重载
- 1. 运算符重载
- 2. 赋值运算符重载
- 六、取地址运算符重载
- const成员函数
- 取地址运算符重载
- 七、应用：⽇期类实现
- Date.h
- Date.cpp
- test.cpp
一、类的默认成员函数
默认成员函数就是⽤⼾没有显式实现，编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。
⼀个类，我们不写的情况下编译器会默认⽣成以下6个默认成员函数，需要注意的是这6个中最重要的是前4个，最后两个取地址重载不重要，只需要了解
①初始化功能的构造函数
②清理功能的析构函数
③使用同类对象初始化创建对象的拷贝构造
④把一个对象赋值给另一个对象的赋值重载
⑤对普通对象取地址重载
⑥对const对象取地址重载
默认成员函数很重要，也⽐较复杂，我们要从两个⽅⾯去学习：
• 第⼀：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。
• 第⼆：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，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(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。
构造函数的特点：
- 函数名与类名相同。
- ⽆返回值。(返回值啥都不需要给，也不需要写void，不要纠结，C++规定如此)
- 对象实例化时系统会⾃动调⽤对应的构造函数。
- 构造函数可以重载。
- 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，⼀旦⽤⼾显式定义编译器将不再⽣成。
- ⽆参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是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，但是调⽤时会存在歧义。要注意默认构造函数并非是编译器默认⽣成那个叫默认构造，实际上⽆参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结⼀下就是不传实参就可以调⽤的构造就叫默认构造。
- 我们不写，编译器默认⽣成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于⾃定义类型成员变量，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，没有默认构造函数，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，后面再提到初始化列表。
说明：C++把类型分成内置类型(基本类型)和⾃定义类型。内置类型就是语⾔提供的原⽣数据类型。
如：int/char/double/指针等，⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字⾃⼰定义的类型。
对于内置类型：
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
//无参构造函数
Date()
{
_year = 2000;
_month = 6;
_day = 1;
}
//带参构造函数
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//全缺省构造函数
//与无参构造函数矛盾，这两个只能用一个
/*Date(int year = 2024, int month = 7, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}*/
void print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.print();
Date d2(2024, 7, 14);
d2.print();
return 0;
}
对于自定义类型：
#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;
}
private:
STDataType * _a;
size_t _capacity;
size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:
//编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
Stack pushst;
Stack popst;
};
int main()
{
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，函数结束栈帧销毁，他就释放了，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。
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：
- 析构函数名是在类名前加上字符~。
- ⽆参数⽆返回值。(这⾥跟构造类似，也不需要加void)
- 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。
- 对象⽣命周期结束时，系统会⾃动调⽤析构函数。
- 跟构造函数类似，我们不写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。
- 还需要注意的是我们显⽰写析构函数，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。
- 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，如Date；如果默认⽣成的析构就可以⽤，也就不需要显⽰写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，⼀定要⾃⼰写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack。
- ⼀个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。
#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()
{
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:
//编译器默认生成MyQueue的析构函数调用了Stack的析构，释放的Stack内部的资源
// 显示写析构，也会自动调用Stack的析构
~MyQueue()
{
cout << "~MyQueue()" << endl;
}
private:
Stack pushst;
Stack popst;
};
int main()
{
MyQueue mq;
return 0;
}
四、拷⻉构造函数
如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引⽤，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数也叫做拷⻉构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。
拷⻉构造的特点：
- 拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。
- 拷⻉构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引⽤，使⽤传值⽅式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调⽤。
- C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。
- 若未显式定义拷⻉构造，编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。
- 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⻉构造就可以完成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。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⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求，所以需要
我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。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⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造，也不需要我们显⽰实现 MyQueue的拷⻉构造。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 需要显⽰写拷⻉构造，否则就不需要。- 传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造，传值引⽤返回，返回的是返回对象的别名(引⽤)，没 有产⽣拷⻉。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，这时的引⽤相当于⼀个野引⽤，类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷⻉，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。
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
//无参构造函数
Date()
{
_year = 2000;
_month = 6;
_day = 1;
}
//带参构造函数
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造函数 - 传值
//error C2652: “Date”: 非法的复制构造函数: 第一个参数不应是“Date”
/*Date(Date d)
{
}*/
//拷贝构造函数 - 传引用
Date(const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
//这个不是拷贝构造函数，只是一个构造函数
Date(Date* d)
{
_year = d->_year;
_month = d->_month;
_day = d->_day;
}
void print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date& run()
{
Date tmp(2024, 8, 1);
return tmp;
}
int main()
{
Date d1(2024, 7, 14);
//这里可以完成拷⻉，但是不是拷⻉构造，只是⼀个普通的构造
Date dk(&d1);
dk.print();
//这样写才是拷⻉构造，通过同类型的对象初始化构造，而不是指针
Date d2(d1);
d2.print();
//也可以这样写，这里也是拷⻉构造
Date d3 = d1;
d3.print();
// run返回了一个局部对象tmp的引用作为返回值
// run函数结束，tmp对象就销毁了，相当于了一个野引用
Date ret = run();
ret.print();
return 0;
}
#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;
}
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()
{
free(_a);
_a = nullptr;
_capacity = 0;
_top = 0;
cout << "~Stack()" << endl;
}
Stack(const Stack& st)
{
cout << "Stack(const Stack& st)" << endl;
// 需要对_a指向资源创建同样大的资源再拷贝值
_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;
}
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不显示实现拷⻉构造，用自动生成的拷⻉构造完成浅拷⻉
// 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;
MyQueue mq1;
// MyQueue自动生成的拷⻉构造，会自动调用Stack拷⻉构造完成pushst/popst
// 的拷⻉，只要Stack拷⻉构造自己实现了深拷⻉，他就没问题
MyQueue mq2 = mq1;
return 0;
}
五、赋值运算符重载
1. 运算符重载
• 当运算符被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。
• 运算符重载是具有特殊名字的函数，他的名字是由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。
• 重载运算符函数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。
• 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，因此运算符重载作为成员函数时，参数⽐运算对象少⼀个。
• 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。
• 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@。
• 注意以下5个运算符不能重载。
• 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)
• 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。
• 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。
• 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放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对象。
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
//无参构造函数
Date()
{
_year = 2000;
_month = 6;
_day = 1;
}
//带参构造函数
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
bool operator==(Date& d)
{
return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
}
//++d
Date& operator++()
{
cout << "前置++" << endl;
//...
return *this;
}
//d++
Date operator++(int)
{
cout << "后置++" << endl;
Date tmp = *this;
//...
return tmp;
}
void print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.print();
Date d2(2024, 7, 14);
d2.print();
//运算符重载函数可以显示调用
d1.operator==(d2);
//编译器会转换成 d1.operator==(d2);
d1 == d2;
cout << (d1 == d2) << endl;
//编译器会转换成 d1.operator++();
++d1;
//编译器会转换成 d2.operator++(0);
d2++;
return 0;
}
2. 赋值运算符重载
赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，⽤于完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值，这⾥要注意跟拷⻉构造区分，拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象。
赋值运算符重载的特点：
- 赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成const当前类类型引⽤，否则会传值传参会有拷⻉。
- 有返回值，且建议写成当前类类型引⽤，引⽤返回可以提⾼效率，有返回值⽬的是为了⽀持连续赋值场景。
- 没有显式实现时，编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载⾏为跟默认拷贝构造函数类似，对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的赋值重载。
- 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，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现赋值运算符重载。像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求，所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型Stack成员，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载会调⽤Stack的赋值运算符重载，也不需要我们显⽰实现MyQueue的赋值运算符重载。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赋值运算符重载，否则就不需要。
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
//无参构造函数
Date()
{
_year = 2000;
_month = 6;
_day = 1;
}
//带参构造函数
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//拷贝构造
Date(Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
//赋值运算符重载
Date& operator=(Date& d)
{
// 不要检查自己给自己赋值的情况
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
// d1 = d2表达式的返回对象应该为d1，也就是 * this
return *this;
}
void print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
// 赋值重载完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值
// 拷⻉构造用于一个对象拷⻉初始化给另一个要创建的对象
Date d1(2024, 7, 14);
//拷贝构造
Date d2(d1);
//拷贝构造
Date d3 = d2;
Date d4(2025, 5, 5);
//赋值重载
d3 = d4;
d3.print();
return 0;
}
六、取地址运算符重载
const成员函数
将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后⾯。
const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。
const 修饰Date类的Print成员函数，Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// void Print(const Date* const this) const
void Print() const
{
cout << _year << "年" << _month << "月" <<