(c++)类和对象中篇

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. 赋值运算符重载

6. const成员函数

7. 取地址及const取地址操作符重载

1. 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。
空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下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。

2. 构造函数

2.1 概念

对于以下 Date 类：

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

int main()
{
     Date d1;
     d1.Init(2023, 9, 1);
     d1.Print();
     Date d2;
     d2.Init(2023, 9, 1);
     d2.Print();
     return 0;
}

对于 Date 类，可以通过 Init 公有方法给对象设置日期，但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息，未免有点麻烦，那能否在对象创建时，就将信息设置进去呢？

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 。

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 。

其特征如下：

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。

  class Date
 {
  public:
      // 1.无参构造函数
      Date()
     {}
  
      // 2.带参构造函数
      Date(int year, int month, int day)
     {
          _year = year;
                    _month = month;
          _day = day;
     }
  private:
      int _year;
      int _month;
      int _day;
 };
  
  void TestDate()
 {
      Date d1; // 调用无参构造函数
      Date d2(2023, 9, 1); // 调用带参的构造函数
  
      // 注意：如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明
      // 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
      // warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
      Date d3();
 }

5. 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:
 /*
     // 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成
     Date(int year, int month, int day)
     {
         _year = year;
         _month = month;
         _day = day;
     }
  */
 
 void Print()
 {
      cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 }
  
  private:
     int _year;
     int _month;
     int _day;
 };
  
  int main()
 {
     // 将Date类中构造函数屏蔽后，代码可以通过编译，因为编译器生成了一个无参的默认构造函
数
     // 将Date类中构造函数放开，代码编译失败，因为一旦显式定义任何构造函数，编译器将不再
生成
      // 无参构造函数，放开后报错：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用
     Date d1;
     return 0;
 }

6. 关于编译器生成的默认成员函数，很多童鞋会有疑惑：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用？？

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.

默认生成的构造函数：

内置类型成员不做处理
自定义类型成员会去调用它的默认构造函数

验证：

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;
}

注意： 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 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 = 1970;   //c++11允许的补丁
     int _month = 1;     //这里不是初始化，而是声明，给缺省值
     int _day = 1;       //给的是默认构造函数的缺省值

     // 自定义类型
     Time _t;
};

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

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。
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。

3. 析构函数

3.1 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。

3.2 特性

析构函数 是特殊的成员函数，其特征如下：

析构函数名是在类名前加上字符 ~。
无参数无返回值类型。
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
对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数
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，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。

栈：

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void Push(DataType data)
	{
		//...
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}

	~Stack()
	{
		free(_array);
		//_array = nullptr;
		//_capacity = _size = 0;
	}

private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};

日期类对象：

class Date
{
public:
	Date(int year = 2023, int month = 9, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//~Date()
	//{
	//	//~Date()没有什么需要清理的
	//	cout << "~Date()" << endl;
	//}

	//内置类型析构函数不做处理
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

自定义队列：

class MyQueue
{
public:
	//...

private:
	size_t _szie = 0;
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};

关于以上三个函数的调用：

由此也可以总结出析构函数的特点：

a.内置类型不做处理

b.自定义类型成员会去调用它的析构函数

4. 拷贝构造函数

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 。

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。

class Date
{
public:

 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
     _year = year;
     _month = month;
     _day = day;
 }

    Date(const Date& d)   //拷贝构造函数
 {
     _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;
}

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。

class Time
{
public:
 Time()
 {
     _hour = 1;
     _minute = 1;
     _second = 1;
 }

 Time(const Time& t)
 {
     _hour = t._hour;
     _minute = t._minute;
     _second = t._second;
     cout << "Time::Time(const Time&)" << endl;
 }

private:
 int _hour;
 int _minute;
 int _second;
};

class Date
{
private:
 // 基本类型(内置类型)
 int _year = 2023;
 int _month = 1;
 int _day = 1;

 // 自定义类型
 Time _t;
};

int main()
{
 Date d1;
    
    // 用已经存在的d1拷贝构造d2，此处会调用Date类的拷贝构造函数
    // 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数，则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构
造函数
     Date d2(d1);
 return 0;
}

4. 编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了 ，还需要自己显式实现吗？

当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？

// 这里会发现下面的程序会崩溃掉。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
 Stack(size_t capacity = 10)
 {
     _array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
     if (nullptr == _array)
     {
         perror("malloc申请空间失败");
         return;
     }

     _size = 0;
     _capacity = capacity;
 }

 void Push(const DataType& data)
 {
     // ...
     _array[_size] = data;
     _size++;
 }

 ~Stack()
 {
     free(_array);
 }

private:
 DataType *_array;
 size_t _size;
 size_t _capacity;
};

int main()
{
 Stack s1;
 s1.Push(1);
 s1.Push(2);
 s1.Push(3);
 s1.Push(4);
 Stack s2(s1);
 return 0;
}

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。

5. 赋值运算符重载

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。

简单来说就是：内置类型可以直接使用运算符运算，因为编译器知道如何运算,而自定义类型无法直接使用运算符，因为编译器不知道如何运算，所以如果要支持自定义类型使用运算符，需要自己实现运算符重载

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@
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。

以日期类对象为例：

class Date
{
public:
	Date(int year = 2023, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//私有
    // bool operator==(Date* this, const Date& d2)
    // 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象
	bool operator==(const Date& x)
	{
		return _year == x._year
			&& _month == x._month
			&& _day == x._day;
	}

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

//公有
bool operator==(Date x, Date y)
{
	return x._year == y._year
		&& x._month == y._month
		&& x._day == y._day;
}


int main()
{
	Date d1(2023, 9, 1);
	Date d2(2023, 9, 1);

	d1 == d2;
	cout << (d1 == d2) << endl;

	return 0;
}

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

依旧以日期类为例：

1.复用逻辑

2.请问下面代码为什么要有返回值？为什么要传引用返回？

返回值是为了支持连续赋值，保持运算符的特性，类似于a = b = c 。d2 = d1 ; d3 = d2 = d1 ;

传引用返回是因为this指针出函数作用域后会销毁

3.赋值重载与拷贝构造的区别

4.日期类 + 与 +=

5.关于日期类的前置++与后置++

日期类案例声明：

#pragma once

#include <iostream>
using namespace std;

class Date
{
	//友元
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d); //流插入

	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);//流提取


public:
	Date(int year = 2023, int month = 1, int day = 1);
	void Print();//打印

	int GetMonthDay(int year, int month) const;//获取每月的天数

	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;

	Date& operator+=(int day);
	Date operator+(int day) const;

	//减不仅构成运算符重载，还构成函数重载

	//d1 - 100 日期 - 天数
	Date operator-(int day) const;

	Date& operator-=(int day);
	
	//d1 - d2  日期 - 日期
	int operator-(const Date& d);


	//++d1
	Date& operator++();

	//d1++
	Date operator++(int);

	//--d1   -> d1.operator--();
	Date& operator--();

	//d1--   -> d1.operator--(int);
	Date operator--(int);

	//void operator<<(ostream& out);

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


ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);//流插入

istream& operator>>(istream& in, Date& d);//流提取

日期类案例实现：

#include"Date.h"

int Date::GetMonthDay(int year, int month) const
{
	static int days[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30,31 };

	if (month == 2 && (((year % 400 == 0) || (year % 4 == 0)) && (year % 100 != 0)))
	{
		return 29;
	}
	else
	{
		return days[month];
	}
}

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
	{
		cout << "日期非法" << endl;
	}
}

void Date::Print()
{
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

bool Date::operator==(const Date& x) const
{
	return _year == x._year
		&& _month == x._month
		&& _day == x._day;
}

bool Date::operator!=(const Date& x) const
{
	return !(*this == x);
}

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;
	}
	else
	{
		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);
}


Date& Date:: operator+=(int day)
{
	if (day < 0)  //day为负数
	{
		*this -= -day;
		return *this;
	}

	_day += day;

	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		//减去多余的天数
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);

		//月进位
		_month++;

		//年进位
		if (_month==13)
		{
			_month = 1;
			_year++;
		}
	}

	return *this;
}

//+ 复用+=
Date Date :: operator+(int day) const
{
	Date tmp(*this);

	tmp += day;

	return tmp;
}

//Date Date :: operator+(int day)
//{
//	Date tmp(*this);
//
//	tmp._day += day;
//
//	while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month))
//	{
//		//减去多余的天数
//		tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
//
//		//月进位
//		tmp._month++;
//
//		//年进位
//		if (tmp._month == 13)
//		{
//			tmp._month = 1;
//			tmp._year++;
//		}
//	}
//
//	return tmp;
//}


//+= 复用+
//Date& Date::operator+=(int day)
//{
//	*this = *this + day;
//
//	return *this;
//}


//++d1
Date& Date::operator++()
{
	*this += 1;
	return *this;
}

//d1++
Date Date::operator++(int) 
{
	Date tmp(*this);
	*this += 1;
	return tmp;
}


Date& Date::operator-=(int day)
{
	if (day < 0)  //day为负数
	{
		*this += -day;
		return *this;
	}

	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		--_month;
		if (_month == 0)
		{
			--_year;
			_month = 12;
		}

		_day += GetMonthDay(_year, _month);
	}

	return *this;
}

Date Date::operator-(int day) const
{
	Date tmp(*this);
	tmp -= day;
	return tmp;
}


//--d1 
Date& Date::operator--()
{
	*this -= 1;
	return *this;
}

//d1-- 
Date Date::operator--(int)  
{
	Date tmp(*this);
	*this -= 1;
	return tmp;
}

//d1 - d2
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 count = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;
		++count;
	}

	return count * flag;
}



//void Date::operator<<(ostream& out)
//{
//	cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
//}


ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	cout << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
	return out;
}


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

6. 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。

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 A
{
public:
	//const 修饰 *this
	//this指针的类型变成 const A*
	//内部不改变成员变量的成员函数,最好加上const，const对象和普通对象（权限的缩小）都可以调用
	void Print() const
	{
		cout << _a << endl;
	}

	A* operator&()
	{
		return this;
	}

	const A* operator&() const
	{
		return this;
	}

private:
	int _a = 10;
};

void Func(const A& x)
{
	x.Print();

	cout << &x << endl;
}

int main()
{
	A aa;
	aa.Print();

	Func(aa);

	cout << &aa << endl;

	return 0;
}

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！

概念性内容均来自比特科技