目录
前言
一、类的6个默认成员函数
二、构造函数
2.1 概念
2.2 特性
三、析构函数
1. 概念
2. 特性
四、拷贝构造函数
1. 概念
2. 特征
五、赋值运算符重载
1. 运算符重载
2. 赋值运算符重载
六、实现一个完整的日期类
Date.h
Date.cpp
总结
前言
上一节，我们学习了类和对象的上部分内容，难度一般，这一节我们要学习类和对象重点部分，理解难度大，望大家认真学习，真正进入C++的大门。
[本节目标]
1. 类的6个默认成员函数
2. 构造函数
3. 析构函数
4. 拷贝构造函数
5. 赋值操作符重载
6. 默认拷贝构造与赋值运算符重载的问题
7. const成员函数
8. 取地址及const取地址操作符重载
一、类的6个默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。那么空类中什么都没有吗？并不是的，任何一个类在我们不写的情况下，都会自动生成下面6个默认成员函数。
我们在写栈这一结构时，对栈的初始化和销毁经常忘记，初始化忘记会导致程序直接错误，忘记销毁会导致内存泄露，虽然刷题时网站不会提醒你内存泄露，但是如果在一个服务器上持续不断的跑，时间一长就会崩溃，这是极其严重的错误，所以，“祖师爷”做出了构造函数和析构函数，分别完成初始化工作和清理工作，替代了人工操作。
默认成员函数是：我们不写，那么编译器会自动生成
二、构造函数
2.1 概念
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，没有返回值，保证每个数据成员都有一个合适的初始值，并且在对象的生命周期内只调用一次。
2.2 特性
构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数的虽然名称叫构造，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。例如，栈的定义需要初始化函数Init，构造函数替代了我们每次建立栈时的初始化操作。
其特征如下：
s1. 函数名与类名相同。
s2. 无返回值。
s3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
s4. 构造函数可以重载，因为构造函数可以有多种参数
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 4)
{
cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (NULL == _array)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
/*void Init()
{
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);
if (NULL == _array)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = 4;
_size = 0;
}*/
void Push(DataType data)
{
CheckCapacity();
_array[_size] = data;
_size++;
}
void Pop()
{
if (Empty())
return;
_size--;
}
DataType Top() { return _array[_size - 1]; }
int Empty() { return 0 == _size; }
int Size() { return _size; }
void Destroy()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array = NULL;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
void CheckCapacity()
{
if (_size == _capacity)
{
int newcapacity = _capacity * 2;
DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity * sizeof(DataType));
if (temp == NULL)
{
perror("realloc申请空间失败!!!");
return;
}
_array = temp;
_capacity = newcapacity;
}
}
private:
DataType* _array;
int _capacity;
int _size;
};
s5. 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:
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
// 内置类型
// C++11支持，这里不是初始化，因为这里只是声明
// 这里给的是默认的缺省值，给编译器生成默认构造函数用
int _year;
int _month;
int _day;
// 自定义类型
//Stack _st;
};
// 1、一般情况下，有内置类型成员，就需要自己写构造函数，不能用编译器自己生成的。
// 2、全部都是自定义类型成员，可以考虑让编译器自己生成
int main()
{
// 构造函数的调用跟普通函数也不一样
Date d1;
d1.Print();
return 0;
}
调用 printf函数，对打印出三个随机值，这是为什么呢？编译器不是自动生成了构造函数进行初始化对象操作了吗？为什么不默认初始化为0
s7. 关于编译器生成的默认成员函数，很多童鞋会有疑惑：在我们不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数。但是看起来默认构造函数又没什么用？d对象调用了编译器生成的默认构造函数，但是d对象year/month/_day，依旧是随机值。也就说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么卵用？？
C++中分为两种类型：
- 内置类型（基本类型），语言本身定义的基础类型，如int、char、double等等。任何指针类型都是内置类型。
- 自定义类型，用struct或class等定义的类型。
我们不写构造函数，那么编译器会默认自动生成构造函数，
- 若成员变量是内置类型，则不会对其做处理。
- 若是自定义类型，则会调用它的默认构造（该类内部的构造函数，就像用两个栈实现一个队列，栈定义在一个Stack类中，队列中定义两个自定义类型stack1,stack2，如果我们在队列中不写构造函数，那么编译器会自动处理自定义类型 ，调用Stack的构造函数对stack1,stack2进行初始化）C++规定必须处理自定义类型。
这就是C++的规定，但这里我们认为有些许不合理，我们会更期望内置类型默认赋值为0，而不是随机值。（注意：有些编译器会对内置类型做处理，但该行为是个性化行为，不是所有编译器都会处理，编译器版本不同处理也会不同）
所以，在C++11的标准发布的时候，对这里打了补丁：在成员声明的时候可以给缺省值，即在没有初始值时，用缺省值
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
// 内置类型
// C++11支持，这里不是初始化，因为这里只是声明
// 这里给的是默认的缺省值，给编译器生成默认构造函数用
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
// 自定义类型
//Stack _st;
};
也可在实例化时给初始值
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
// 内置类型
// C++11支持，这里不是初始化，因为这里只是声明
// 这里给的是默认的缺省值，给编译器生成默认构造函数用
int _year = 1;
int _month = 1;
int _day = 1;
// 自定义类型
//Stack _st;
};
int main()
{
Date d1;
//构造函数的调用跟普通函数也不一样
//Date d1();
//给出初始值
Date d2(2023, 11, 11);
return 0;
}这里我们可能又有疑惑了， 为什么调用构造函数要这么写？为什么不写成 d1.Date(2023, 11, 11) 呢？这样不是更明了吗？如果不传参，能写为 Date d1()；吗？
- 我们不能写为Date d1()的形式，因为该形式会与函数声明的形式冲突，d1 是函数名，形参列表无参，返回值是Date，这样编译器就区分不开了。若我们不想对构造函数传参，就直接实例化即可，不能带括号，若要对构造函数传参，那么这时才需要括号进行传参。
- 如果我们改用d1.Date(2023, 11, 11)的形式，那么如果Date名字改为Init，我们是不是很熟悉呢？d1.Init(2023, 11, 11) 这不正是在没有构造函数之前，我们每次都要初始化的操作吗？这不就回到起点了吗？我们的初衷不就是免去我们每次实例化对象时的初始化操作吗？，因为我们可能一时疏忽而忘记初始化操作。所以，如果这样写，我们还要构造函数干什么呢？这就是为什么构造函数的调用形式跟我们的惯性思维冲突。
s6. 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（全缺省和无参只能存在一个，不然会引起冲突，编译器判断不了调用哪一个构造函数）。注意：无参构造函数、全缺省构造函数以及我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认成员函数。
无参实例化时，编译器会调用默认构造函数，就是上述的三种构造函数。如果没有默认的构造函数，那么我们实例化时就必须要传参。
结论：
1. 如果有内置类型，并且初始值我们不确定，那么就要自己写构造函数，不要放手给编译器，因为编译会虽然会自动生成构造函数，但是他并不会处理内置类型，内置类型的值是随机值，会对程序造成影响。
2. 内置类型成员都有缺省值，且初始化我们的要求，就可以不写构造函数。如果初始化不是我们想要的，那么还是要手写构造函数，在构造函数内进行传参赋值，若要传指定参数，在实例化的时候传参即可；如果我们不写构造函数，还想要修改成员变量初始值（缺省值也不是自己想要的），唯一途径就是在对象外访问成员变量并进行修改，如果该成员变量是私有的，那么该成员变量就真的就改不了了。所以即使内置类型成员有缺省值，只要不合乎我们的意愿，我们该写构造函数还是要写的，这就是按需求进行操作。
//对于TreeNode类，即使_val内置变量给了缺省值，只要不合乎我们的需求，我们都写写构造函数 struct TreeNode { TreeNode* _left; TreeNode* _right; int _val; TreeNode(int val = 0) { _left = nullptr; _right = nullptr; _val = val; } }; //对于Tree类中的内置变量root，因为它的初始值只需要置空就可，所以我们只用给缺省值，不用写构造函数 //完全是按需操作 class Tree { private: TreeNode* _root = nullptr; };3. 如果全部都是自定义类型的构造，且这些类型都定义了默认构造，如果带参的情况后面讲，那么可以放手给编译器，让编译器自动进行处理，不用自己写构造函数。
三、析构函数
前面通过构造函数的学习，我们知道一个对象是怎么来的，那一个对象又是怎么没呢的？
1. 概念
析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象的销毁，对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中的一些资源清理工作。局部对象销毁工作是由编译器完成的。
析构函数，它释放的是动态申请的资源空间（一般都是堆上的空间，栈上的空间出了作用域自动收回），不是变量。构造函数也只是初始化操作，类的实例化才在栈上开辟空间，出了作用域栈上空间自动被收回，堆上的空间需要手动释放，这就是析构函数要做的事情。
2. 特性
析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：
s1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
s2. 无参数无返回值，所以不可重载，因为销毁这一操作肯定不传参数。
s3. 一个类有且只有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。
s4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 4)
{
cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (NULL == _array)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
/*void Init()
{
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);
if (NULL == _array)
{
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = 4;
_size = 0;
}*/
void Push(DataType data)
{
CheckCapacity();
_array[_size] = data;
_size++;
}
void Pop()
{
if (Empty())
return;
_size--;
}
DataType Top() { return _array[_size - 1]; }
int Empty() { return 0 == _size; }
int Size() { return _size; }
//void Destroy()
//{
// if (_array)
// {
// free(_array);
// _array = NULL;
// _capacity = 0;
// _size = 0;
// }
//}
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;
if (_array)
{
free(_array);
_array = NULL;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
void CheckCapacity()
{
if (_size == _capacity)
{
int newcapacity = _capacity * 2;
DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity * sizeof(DataType));
if (temp == NULL)
{
perror("realloc申请空间失败!!!");
return;
}
_array = temp;
_capacity = newcapacity;
}
}
private:
DataType* _array;
int _capacity;
int _size;
};
s5. 关于编译器自动生成的析构函数，是否会完成一些事情呢？下面的程序我们会看到，编译器生成的默认析构函数，对会自定类型成员调用它的析构函数。
对内置类型不做处理，对自定义类型去调用他们的默认析构。对于静态的数组，不需要释放，因为它的栈上，出了作用域自动释放，只有malloc、calloc的堆上的，需要手动释放。
class String
{
public:
String(const char* str = "jack")
{
_str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);
strcpy(_str, str);
}
~String()
{
cout << "~String()" << endl;
free(_str);
}
private:
char* _str;
};
class Person
{
private:
String _name;
int _age;
};
int main()
{
Person p;
return 0;
}总结：
- 一般情况下，有动态申请资源就需要显示写析构函数释放资源（例如栈）
- 如果没有动态申请的资源，就不需要写析构（例如日期类，它就没有动态开辟空间）
- 需要释放资源的成员都是自定义类型，就不需要写析构
四、拷贝构造函数
1. 概念
在创建对象时，可否创建一个与某一个已存在的对象一模一样的新对象呢？
拷贝构造：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。
2. 特征
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使用引用传参，若使用传值的方式，会引发无穷递归调用
class Date
{
public:
//构造函数
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_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;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(d1);
return 0;
}C++规定：
- 对于内置类型直接拷贝
- 对于自定义类型，如果要拷贝自定义类型，就必须要调用其拷贝构造函数去完成
小知识：
- 在类里变量的使用不受限定符的限制，
- 在下面举例的拷贝构造里，_year 和成员变量_year不一样，拷贝构造里的_year是this->_year，成员变量的_year是图纸_year
- 任何类型的指针都是内置类型
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//d2(d1)
Date(Date& d)
{
cout << "Date(Date& d)" << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
//_year 和成员变量_year不一样，第一个是this->_year，第二个是图纸的_year
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void func(Date d)
{
}
void func(int i)
{
}
int main()
{
//Stack st1;
//Date d1;
//MyQueue q;
Date d1(2023, 4, 25);
//Date d2(d1);
func(d1);
func(10);
return 0;
}
对于func(10)来说，由于10是内置类型int，所以直接按字节数拷贝。
对于func(d1)来说，由于d1是自定义类型，实参传递给形参是一个拷贝过程，所以这里就需要调拷贝构造函数，所以在进入func之前，会先进入拷贝构造函数。
解决方案：
- 指针，形参用指针接收，那么实参要传类的地址，是一个内置类型，所以直接拷贝即可，但是形式上没用引用方便。
- 引用，实参传自定义类型，形参用引用接收，形参是实参的一个别名，不发生拷贝过程。另外，在拷贝构造中如果不注意，很可能d2和d1赋值关系写反，从而导致将随机值赋值给有值的变量，所以使用const修饰是不错的选择 Date(const Dte& d)，如果需要改值，那就不要加const，按需操作。我们并没用将引用的权限放大。
- 注意：Date d2(d1)是d1赋值给d2
如果是自定义类型的引用调用，那么就不需要调用拷贝构造，图中这里d就是d1的别名，d2就是this
系统生成的默认拷贝构造对两种类型都会处理 ：
- 内置类型成员完成值拷贝（按字节拷贝 ，类似memcpy），浅拷贝
- 自定义类型调用其类的拷贝构造，深拷贝
拷贝构造是为自定义类型深拷贝而生的，浅拷贝基本就不需要这个函数
系统生成的拷贝构造函数并不适合所有类型，对于开辟的数组进行值拷贝，即浅拷贝，会使两个指针同时指向一个数组，这会引发什么问题呢？问题就是在析构时该空间析构了两次从而导致程序错误，另外，在一个数组内修改值会影响另一个数组。
st2先析构，然后st1再次析构一次
所以，这里只能用深拷贝，对st2的_a开一个自己的空间，并将st1的_a里的的数据拷贝到st2的_a里。
// Stack st2(st1) Stack(const Stack& st) { _a = (int*)malloc(sizeof(int) * st._capacity); if (nullptr == _a) { perror("malloc申请空间失败"); return; } memcpy(_a, st._a, sizeof(int) * st._top); _top = st._top; _capacity = st._capacity; }最终为：
#include<iostream> #include<stdlib.h> using namespace std; class Stack { public: Stack(int capacity = 4) { cout << "Stack()" << endl; _a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity); if (nullptr == _a) { perror("malloc申请空间失败"); return; } _capacity = capacity; _top = 0; } // st2(st1) Stack(const Stack& st) { _a = (int*)malloc(sizeof(int) * st._capacity); if (nullptr == _a) { perror("malloc申请空间失败"); return; } memcpy(_a, st._a, sizeof(int) * st._top); _top = st._top; _capacity = st._capacity; } ~Stack() { cout << "~Stack()" << endl; free(_a); _a = nullptr; _capacity = _top = 0; } private: int* _a = nullptr; int _top = 0; int _capacity; }; int main() { // 必须自己实现，实现深拷贝 Stack st1; Stack st2(st1); return 0; }
解释：st1先调用构造函数，st2再调用拷贝构造函数而不会去调用构造函数，然后st2再调用析构函数销毁st2._a，最后st1再调用析构函数销毁st1._a
浅拷贝问题：
1、析构两次，报错
2、在一个数组内修改值会影响另一个数组
Stack func()
{
Stack st;
return st;
}
// 错误的
//Stack& func()
//{
// Stack st;
// return st;
//}
int main()
{
Date d1;
func(d1);
Stack st1;
func(st1);
func();
Stack ret = func();
return 0;
}如果func的返回值是引用，那么会出现一个问题，return后st会自动调用析构函数，_a置空，这时候就和之前在引用那里讲的 “有可能正确” 不一样了，因为这里有析构函数，直接释放了st的_a，即使栈帧没有销毁数据还有保留，_a也访问不到了，这时候返回引用啥用也没，反而会使新的对象的_a成为野指针，所以我们不能返回局部对象的引用，只能返回值，返回值就会有临时拷贝。
五、赋值运算符重载
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)
注意：
- 不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@，C++内并没有@该符号
- 重载操作符函数参数列表内必须有一个类类型（自定义类型）或者枚举类型的操作数
//例如该形参就不可以 bool operator<(const int& x1, const int& x2) { }
- 用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不能改变其含义
- 作为类成员的重载函数时，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默认的形参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。
- 操作符有几个操作数，重载函数就有几个参数，又因为形参列表里第一个参数默认为形参this指针，所以形参列表显示参数个数的比操作数少一个参数，例如 < 的操作数是2，那么形参显示的只有一个参数 bool operator(const Date&x)
- 操作符重载也可进行函数重载
举例： 如何比较一个日期类的大小？
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
bool Less(const Date& x1, const Date& x2)
{
if (x1._year < x2._year)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month < x2._month)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month == x2._month && x1._day < x2._day)
{
return true;
}
return false;
}
int main()
{
Date d1(2025, 4, 25);
Date d2(2023, 5, 25);
cout << Less(d1, d2) << endl;
return 0;
}对于内置类型编译器知道该怎么比较大小
但对于自定义类型编译器不知道如何比较大小，所以我们引入关键字operator
bool Less(const Date& x1, const Date& x2)
{
if (x1._year < x2._year)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month < x2._month)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month == x2._month && x1._day < x2._day)
{
return true;
}
return false;
}
bool operator<(const Date& x1, const Date& x2)
{
if (x1._year < x2._year)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month < x2._month)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month == x2._month && x1._day < x2._day)
{
return true;
}
return false;
}
bool operator>(const Date& x1, const Date& x2)
{
if (x1._year > x2._year)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month > x2._month)
{
return true;
}
else if (x1._year == x2._year && x1._month == x2._month && x1._day > x2._day)
{
return true;
}
return false;
}
int main()
{
Date d1(2025, 4, 25);
Date d2(2023, 5, 25);
/*cout << Func1(d1, d2) << endl;
cout << Func2(d1, d2) << endl;*/
// 为什么内置类型可以直接比较，自定义类型不可以直接比较
cout << (d1 < d2) << endl;
cout << (operator<(d1, d2)) << endl;
//两行代码等价，一般不写operator，因为编译器会将第一行自动转换为第二行
cout << (d1 > d2) << endl;
cout << (operator>(d1, d2)) << endl;
return 0;
} d1 < d2 编译器会自动转换为 operator<(d1, d2)，两者指令相同 。
运算符是否要重载要看是否有实际意义。例如日期相减是有意义的，但是日期相加就没有实际意义了。
在上述的代码中，operator< 是全局的函数，操作符有几个操作数参数列表就有几个参数 ，d1 < d2 编译器会自动转换为operator<(d1, d2)，但是如果变量都是私有或保护变量，那么就无法在外部访问并使用成员变量，所以我们将operator放到类中，成为成员函数。又成员函数的operator内有隐含的this指针，所以操作符有几个操作数参数列表就有几个参数-1的参数。
这时我们调用d1<d2，编译器转换的就不是operator<(d1, d2)，而是d1.operator<(d2)。
即有全局使用全局，无全局使用成员函数。
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
bool operator<(const Date& x)
{
if (_year < x._year)
{
return true;
}
else if (_year == x._year && _month < x._month)
{
return true;
}
else if (_year == x._year && _month == x._month && _day < x._day)
{
return true;
}
return false;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 4, 26);
Date d2(2023, 6, 21);
//d1 < d2; // 转换成operator<(d1, d2);是在全局的情况
//operator<(d1, d2);
cout << (d1 < d2) << endl; // 转换成d1.operator<(d2);在成员函数的情况
cout<<d1.operator<(d2)<<endl;
return 0;
}
2. 赋值运算符重载
赋值运算符重载格式：
1. 参数类型 const T&，传递引用可以提高传参效率
2. 返回值 T&，返回引用可以提高返回效率，有返回值目的是为了支持连续赋值
3. 检测是否自己给自己赋值
4. 返回*this
我们再来看，在C语言中我们知道变量可以连续赋值，例如 i = j = k = 0; 这是因为赋值的返回值是左式的结果，所以可以连续赋值。
现在我们写一个不是标准的赋值运算符重载进行连续赋值：
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void operator=(const Date& x)
{
_year = x._year;
_month = x._month;
_day = x._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 4, 26);
Date d2(2023, 6, 21);
Date d3, d4;
d3 = d4 = d1;
return 0;
}程序错误，因为operator=的返回值是void，所以不能连续赋值，问题解决的方案就是返回Date值，将operator=的返回值改为Date，返回被赋值的Date，又因为被赋值的Date被this指针指向，所以要返回Date就要返回解引用的this。
Date operator=(const Date& x)
{
_year = x._year;
_month = x._month;
_day = x._day;
return *this;
}连续赋值的问题解决了，但是又来了一个问题，返回Date的代价有点大，因为它不是返回的*this，而是拷贝后返回，如果Date的空间很大，那么拷贝Date会使程序的效率降低，代价有点大。我们加一个拷贝构造函数再来看
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date operator=(const Date& x)
{
_year = x._year;
_month = x._month;
_day = x._day;
return *this;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d)" << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 4, 26);
Date d2(2023, 6, 21);
d1 = d2;
Date d3, d4;
d3 = d4 = d1;
return 0;
}
可以看出程序调用了三次拷贝构造，这是因为赋值操作符重载函数返回的是*this值，是自定义类型，我们之前在讲解引用时讲过，函数如果返回的不是引用，就会创建临时变量来保存返回值，这就会发生一次拷贝，所以这里调用了三次拷贝构造。
这时我们再来思考operator=函数，对于在全局和静态的变量，返回时空间不被销毁，这时候可以用引用返回，不会造成风险。这里，我们返回*this，虽然this出了operator=作用域会自动销毁，但是*this指的是对象，生命周期不在operator=内，我们使用引用返回，返回*this的别名，既不会产生引用造成的风险，又不会产生因拷贝而造成的效率问题。
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date& operator=(const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
return *this;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d)" << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 4, 26);
Date d2(2023, 6, 21);
d1 = d2;
Date d3, d4;
d3 = d4 = d1;
return 0;
}
对于d1 = d1;自己给自己赋值，没有意义，所以我们可以在operator=内检查，我们在这里比较地址就可以高效比较，&d是取d的地址。
Date& operator=(const Date& d)
{
if(this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}5. 一个类如果没有显式定义赋值运算符重载，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。 内置类型成员变量直接赋值，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。
默认生成赋值重载函数与拷贝构造函数行为一样：
1、内置类型成员——值拷贝（浅拷贝）
2、自定义类型成员去调用它的赋值重载
例如Date可以不写、MyQueue自动调用它的赋值重载
6. 赋值运算符只能重载为类的成员函数，不能重载为全局函数。
因为赋值运算符重载函数是默认成员函数，如果把它写到全局里，那么编译器又会在类内默认生成一个，会与全局的运算符重载函数起冲突。
默认的成员函数都是同样道理，不能写在全局。运算符重载可以写在全局，因为它是自己实现的，但是可能会受成员函数是否公有的限制，一般是写在类里的。而赋值运算符重载就不能写在全局，因为它是默认成员函数。
六、实现一个完整的日期类
为了标准些，我们将声明和定义分离
Date.h
在这里我们实现运算符重载时，可以先实现 operator< 和 operator== 这两个函数，因为其他的>、>=、!=、<=都可以从这两种函数转换出来，提高复用性。我们可以将该方法推广到大多数类的运算符重载书写顺序。
类内部写声明，定义在cpp文件。注意：定义时要使用类名和作用域限定符，以澄清该函数是类内部的成员函数的定义。
由于Date类内部的成员变量都是内置类型，所以析构函数（变量在栈帧内不需要手动销毁）、拷贝构造函数（内置类型逐字节拷贝）、赋值操作符重载函数（内置类型逐字拷贝）都可以不用写，让编译器自动生成
#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class Date
{
public:
//友元函数声明
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
//构造函数
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
//拷贝构造不需要写，因为内置类型逐字节拷贝
//赋值运算符重载不需要写，因为内置类型逐字节拷贝
//析构函数不需要写，因为内置类型空间自动释放
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
//复用
bool operator==(const Date& x)const;
bool operator<(const Date& x) const;
bool operator<=(const Date& x)const;
bool operator>(const Date& x)const;
bool operator>=(const Date& x)const;
bool operator!=(const Date& x)const;
static int GetMonthDay(int year, int month);
//类 + 多少天
Date& operator+=(int day);
Date operator+(int day)const;
Date& operator-=(int day);
Date operator-(int day) const;
//两个类相减
int operator-(const Date& x) const;
//前置++
Date& operator++();
//后置++，为了与前置++做区分，进行重载，所以增加了int这个参数，它仅仅是为了占位
//d1.operator++(0)，相当于牺牲了后置++的方便性
Date operator++(int);
Date& operator--();
Date operator--(int);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);Date.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"Date.h"
//类外定义，类内声明
//缺省值一般在声明处给
Date::Date(int year, int month, int day)
{
if (month > 0 && month < 13 && _day > 0 && _day <= GetMonthDay(_year, _month))
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
else
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
}
bool Date::operator==(const Date& x)const
{
return _year == x._year && _month == x._month && _day == x._day;
}
bool Date::operator<(const Date& x)const
{
if (_year < x._year)
{
return true;
}
else if (_year == x._year && _month < x._month)
{
return true;
}
else if (_year == x._year && _month == x._month && _day < x._day)
{
return true;
}
return false;
}
bool Date::operator<=(const Date& x)const
{
return *this < x || *this == x;
}
bool Date::operator>(const Date& x)const
{
return !(*this <= x);
}
bool Date::operator>=(const Date& x)const
{
return !(*this < x);
}
bool Date::operator!=(const Date& x)const
{
return !(*this == x);
}
int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
//如果不用static，那么每次都会创建一次数组，效率不高
static int daysArr[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
//先判断是不是特殊的2月，再判断是不是闰年，效率会比先判断闰年要高
if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
{
return 29;
}
else
return daysArr[month];
}
Date& Date::operator+=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this -= -day;
}
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
++_month;
if (_month == 13)
{
++_year;
_month = 1;
}
}
/** this = *this + day;*/
return *this;
}
//这里不用引用返回，tmp出函数就销毁
Date Date::operator+(int day)const
{
Date tmp(*this);
tmp += day;
/*tmp._day = day;
while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, _month))
{
tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
++tmp._month;
if (tmp._month == 13)
{
++tmp._year;
tmp._month = 1;
}
}*/
return tmp;
}
Date& Date::operator-=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this += -day;
}
_day -= day;
while (_day <= 0)
{
--_month;
if (_month == 0)
{
_month = 12;
--_year;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
}
Date Date::operator-(int day) const
{
Date tmp = *this;
tmp -= day;
return tmp;
}
int Date::operator-(const Date& d)const
{
Date max = *this;
Date min = d;
int flag = 1;
if (*this < d)
{
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
int res = 0;
while (min != max)
{
++min;
++res;
}
return res;
}
//前置++
Date& Date::operator++()
{
*this += 1;
return *this;
}
//后置++
Date Date::operator++(int)
{
Date tmp = *this;
*this += 1;
return tmp;
}
//前置--
Date& Date::operator--()
{
*this -= 1;
return *this;
}
//后置--
Date Date::operator--(int)
{
Date tmp = *this;
*this -= 1;
return tmp;
}
// 流插入,全局函数
// 因为如果是成员函数，第一个参数默认是类，而不是cout，所以顺序必须是 d1 << cout才能输出，即为d1.operator<<(out)
// 为了改变，我们只能使用全局函数来改变参数顺序
// void operator<<(ostream& out, const Date& d)
// 但是又因为成员变量被private修饰，为了访问成员变量可以在类内写成员函数获得成员变量，但最方便的是友元函数
//out不加const是因为cout是要改变out的值，加了const就会报错
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
int year, month, day;
in >> year >> month >>day;
if (month > 0 && month < 13 && day > 0 && day <= d.GetMonthDay(year, month))
{
d._year = year;
d._month = month;
d._day = day;
}
else
{
cout << "非法日期" << endl;
assert(false);
}
return in;
}operator+
- 返回日期类，日期相加具有实际意义，这儿又要考虑闰年的情况，所以写一个子函数GetMonthDay 来判断每个月的时长
- 在GetMonthDay函数定义一个静态数组储存每个月的时间，因为该函数会被频繁调用，使用静态数组会提高效率，当然，也可以使用内联函数。
- GetMonthDay中如果为闰年且月份为2，那么返回29，注意将月份是否为2放最前判断，由短路功能，可以提高效率，不需要每次判断是否为闰年。
- 由于GetMonthDay的返回值为int，所以不需要引用返回，并且返回29时不能使用引用，当然也可以用const int &，但是就显得画蛇添足了。
注意：相加改变了原Date，我们实际实现的是功能是 += ，所以上面的operator+应改为operator+=，此外+=有返回值，返回值是引用，目的是为了实现连续+=，那么我们怎么实现operator+函数呢？
Date Date::operator+(int day)
{
//拷贝一份
Date tmp(*this);
tmp._day += day;
while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month))
{
tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
++tmp._month;
if (tmp._month == 13)
{
++tmp._year;
tmp._month = 1;
}
}
//返回的是临时变量，出了函数会销毁，不能返回引用
return tmp;
}由于operator+中与operator+=代码重复，所以在operator+中使用operator+=很方便。
也可以先定义operaotr+，再利用operator+来定义operator+=
注意：
- 用一个已经存在的对象，初始化另一个对象——拷贝构造函数
Date d2(2023, 4, 26); Date d4 = d2;//等价于Date d4(d2);
- 已经存在的两个对象之间赋值拷贝 —— 赋值运算符重载函数
operator++
该函数的关键在于如何区分前置++、后置++，因为++操作数为1，形参的参数列表无参，根据函数重载的性质，我们只能通过参数的不同使编译器来区分前置还是后置，采取的不同是将其中一个函数的参数列表增加一个int参数，目的不是为了接收具体的值，它起到的作用仅仅是占位，又因为前置++使用频率高，所以我们将该措施实施在后置++中。
从前置和后置++的代码中，我们可以看到自定义类型前置++的效率更高，因为不创建临时变量，返回值是引用，所以在日常使用中我们常用自定义类型的前置++。
// 前置++
Date& Date::operator++()
{
*this += 1;
return *this;
}
// 后置++
// 增加这个int参数不是为了接收具体的值，仅仅是占位，跟前置++构成重载
Date Date::operator++(int)
{
Date tmp = *this;
*this += 1;
return tmp;
}operator+=
operator-=
Date& Date::operator+=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this -= -day;
}
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
++_month;
if (_month == 13)
{
++_year;
_month = 1;
}
}
/** this = *this + day;*/
return *this;
}
Date& Date::operator-=(int day)
{
if (day < 0)
{
return *this += -day;
}
_day -= day;
while (_day <= 0)
{
--_month;
if (_month == 0)
{
_month = 12;
--_year;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
}在 - = 运算符重载中，如果日期类 - = 负数天，会出现错误，这时应该 +=（-day)
同理，在 += 运算符重载中，如果日期类+=负数天也会出现错误，这时应该 - =（-day)
在两函数中加上if判断day是否为负数即可。
operator-
重载 operator- ，实现两个日期类的相减，直接让小的日期类++，直到两个日期类相等，记录++次数
int Date::operator-(const Date& d)
{
Date max = *this;
Date min = d;
int flag = 1;
if (*this < d)
{
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
int res = 0;
while (min != max)
{
++min;
++res;
}
return res;
}operator<< 流插入
由于每次都要调用Print（）函数，并不是很方便，所以我们可以重载流插入运算符<< ,直接cout日期类
流插入--全局函数+友元函数
- 因为如果是成员函数，第一个参数默认是类，而不是cout，所以顺序必须是 d1 << cout才能输出，即为d1.operator<<(out)，为了改变顺序，我们只能使用全局函数来改变参数顺序
- 但是又因为成员变量被private修饰，为了访问成员变量可以在类内写成员函数获得成员变量，但最方便的是友元函数
- out不加const是因为cout是要改变out的值，加了const就会报错
- 为了实现连续输出，我们将返回值设置为ostream，这样每次输出后返回值都是cout，将继续输出。
//类内的友元函数声明
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
return out;
}operator>> 流提取
cin >> d;
直接使用cin输入类的信息属性，并且判断是否合法
//类内的友元函数声明
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
int year, month, day;
in >> year >> month >>day;
if (month > 0 && month < 13 && day > 0 && day <= d.GetMonthDay(year, month))
{
d._year = year;
d._month = month;
d._day = day;
}
else
{
cout << "非法日期" << endl;
assert(false);
}
return in;
}七 、const成员
1. const修饰类的成员函数
如果一个对象被const修饰，那么当它调用成员函数时，由于this指针没有被const修饰，所以传参时const权限放大，出现错误。
那么怎么样才能让隐含的this被const修饰呢？祖师爷找到了一个位置：在成员函数后加上const，来修饰this，这样就能防止权限的放大，既能使被const修饰的对象调用成员函数，又能保证没有被const修饰的对象调用成员函数。
那么能不能所有成员函数都加上const呢？
不能！例如，要修改对象成员变量的函数后面就不能加上const
所以，只要成员函数内部不修改成员变量，都应该加上const，这样const对象和普通对象都可以调用成员函数
总结
类和对象的概念多，关键点多，一时之间不清楚是很正常的，多看多练习可以帮助我们逐渐理解和掌握。
最后，如果小帅的本文哪里有错误，还请大家指出，请在评论区留言（ps：抱大佬的腿），新手创作，实属不易，如果满意，还请给个免费的赞，三连也不是不可以（流口水幻想）嘿！那我们下期再见喽，拜拜！
