C++-类和对象（2）

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。

class Date {};

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(2022, 7, 5);
	d1.Print();
	Date d2;
	d2.Init(2022, 7, 6);
	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(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数
}

这两个构造函数时构成重载的，但是无参调用的时候会出现歧义，构造函数可以使用缺省参数，用起来更方便。编译器会自动匹配去调用更合适的构造函数。

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

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

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();
	return 0;
}

当我们没有显式定义构造函数，编译器会自动生成一个构造函数，但是当我们去打印，会发现数据是随机值。

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？？

解答： 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，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，而内置类型则不做处理。

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 。

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。

class Date
{
public:
	Date()
	{
		_year = 1900;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void Test()
{
	Date d1;
}

这是不能通过编译的，因为Date有两个默认构造函数了，也就是重载了，虽然构造函数支持重载，但是无参调用会有歧义。

3.析构函数

3.1 概念

通过前面构造函数的学习，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？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：

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。

创建了空间的对象需要调用析构函数，在C语言的学习中，我们销毁空间是需要写一个Destroy，但是有时会忘记调用，这就会导致内存泄漏的问题，而且不容易发现，但是析构函数会自动调用。

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)
	{
		// CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	// 其他方法...
	~Stack()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};
void TestStack()
{
	Stack s;
	s.Push(1);
	s.Push(2);
}

5. 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，对自定类型成员调用它的析构函数。

内置类型成员，销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；而_t是Time类对

象，所以在d销毁时，要将其内部包含的Time类的_t对象销毁，所以要调用Time类的析构函数。但是：main函数中不能直接调用Time类的析构函数，实际要释放的是Date类对象，所以编译器会调用Date类的析构函数，而Date没有显式提供，则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数，目的是在其内部调用Time类的析构函数，即当Date对象销毁时，要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁。

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;
}

注意：创建哪个类的对象则调用该类的析构函数，销毁那个类的对象则调用该类的析构函数

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。

4. 拷贝构造函数

4.1 概念

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。

4.2 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。

拷贝构造是一种特殊的构造函数，它们的函数名相同，拷贝构造函数的参数是 必须是类类型对象的引用，下面这段代码使用d1拷贝构造一个d2，所以类的内部定义一个拷贝构造，直接传引用即可。

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year <<"-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);
	d2.Print();
	return 0;
}

当我们不写这个拷贝构造函数，编译器也会自动生成一个拷贝构造函数，结果还是一样的。

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year <<"-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);
	d2.Print();
	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。

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 = 1970;
	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;
}

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. 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？

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)
	{
		// CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	~Stack()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
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;
}

我们会发现程序会崩溃掉，因为拷贝构造函数是默认的成员函数，默认的成员函数会对内置类型进行值拷贝，有些自定义类型成员则调用该成员的拷贝构造。

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. 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

class Date
{
public:
	Date(int year, int minute, int day)
	{
		cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
	}
	~Date()
	{
		cout << "~Date():" << this << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
Date Test(Date d)
{
	Date temp(d);
	return temp;
}
int main()
{
	Date d1(2022, 1, 13);
	Test(d1);
	return 0;
}

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。

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 )

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。

全局的 operator==

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}
void Test()
{
	Date d1(2024, 1, 3);
	Date d2(2024, 10, 1);
	cout << (d1 == d2) << endl;
}

这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的，那么问题来了，封装性如何保证？
这里其实可以用我们后面学习的友元解决，或者干脆重载成成员函数。

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

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	bool operator==(const Date & d2)
	{
		return _year == d2._year
		    && _month == d2._month
			&& _day == d2._day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
    Date d1(2023,1,3);
    Date d2(2023,10,1);
    d1.operator==(d2);
}

5.2 赋值运算符重载

1. 赋值运算符重载格式

参数类型 ： const T& ，传递引用可以提高传参效率

返回值类型 ： T& ，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

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

	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	Date& operator=(const Date& d)
	{
		if (this != &d)
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}

		return *this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

2. 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

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。

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。这里是跟拷贝构造差不多的。

class Time
{
public:
	Time()
	{
		_hour = 1;
		_minute = 1;
		_second = 1;
	}
	Time& operator=(const Time& t)
	{
		if (this != &t)
		{
			_hour = t._hour;
			_minute = t._minute;
			_second = t._second;
		}
		return *this;
	}
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 d1;
	Date d2;
	d1 = d2;
	return 0;
}

注意：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

须要实现。

5.3 前置++和后置++重载

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

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

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date& operator++()
	{
		_day += 1;
		return *this;
	}
		// 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(2022, 1, 13);
     d = d1++;    // d: 2022,1,13   d1:2022,1,14
     d = ++d1;    // d: 2022,1,15   d1:2022,1,15
     return 0;
}

前置++和后置++是这样的，那么前置--和后置--也是这样的规则。

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。

由于this指针是隐含的，所以规定const要加在函数名的括号后面。

从下面这段代码的测试可以发现，d2调用Print函数会报错，这是属于权限的放大，因为d2被const修饰了，

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << "Print()" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
	//void Print() const
	//{
	//	cout << "Print()const" << endl;
	//	cout << "year:" << _year << endl;
	//	cout << "month:" << _month << endl;
	//	cout << "day:" << _day << endl << endl;
	//}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	Date d1(2022, 1, 13);
	d1.Print();
	const Date d2(2022, 1, 13);
	d2.Print();
}

从下面这段代码可以发现，权限是可以缩小的。

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//void Print()
	//{
	//	cout << "Print()" << endl;
	//	cout << "year:" << _year << endl;
	//	cout << "month:" << _month << endl;
	//	cout << "day:" << _day << endl << endl;
	//}
	void Print() const
	{
		cout << "Print()const" << endl;
		cout << "year:" << _year << endl;
		cout << "month:" << _month << endl;
		cout << "day:" << _day << endl << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	Date d1(2022, 1, 13);
	d1.Print();
	const Date d2(2022, 1, 13);
	d2.Print();
}

总结：const对象不可以调用非const成员函数，非const对象和const对象可以调用const成员函数。

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* 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！

今天的分享到这里就结束，感谢大家的阅读！