文章目录
- 前言
- 一、拷贝构造函数
- 1. 概念
- 2. 特征
- 3. 编译器生成默认拷贝构造函数
- 4. 拷贝构造函数典型使用场景
- 二、运算符重载函数
- 三、赋值运算符重载函数
- 1. 赋值运算符重载格式
- 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
- 3.编译器生成一个默认赋值运算符重载
- 4. 运算符重载函数和赋值运算符重载函数的调用
- 四、前置++和后置++重载
- 总结
前言
C++拷贝构造函数、运算符重载函数、赋值运算符重载函数、前置++和后置++重载等的介绍
一、拷贝构造函数
在实际运用中，我们有时候需要操作一个实例化好的类，但是又不想改变这个类，这时候，我们就需要拷贝构造函数。
1. 概念
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。
2. 特征
拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
- 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。
拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式，所以拷贝构造函数的函数名与类名相同，参数与构造函数不同，无返回值。
如下图：
-
采用传值调用，会引发无穷递归，编译器强制检查报错。
-
应该采用类类型对象的引用，如下：
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1945, int month = 8, int day = 15)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(const Date& d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
~Date()
{
_year = 0;
_month = 0;
_day = 0;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2024, 6, 22);
Date d2(d1);
return 0;
}
3. 编译器生成默认拷贝构造函数
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。
简单来说就是，不显示定义，编译器默认生成一个构造函数
- 对于内置类型会进行值拷贝（浅拷贝）。
- 对于自定义类型会调用它的拷贝构造函数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1945, int month = 8, int day = 15)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
~Date()
{
_year = 0;
_month = 0;
_day = 0;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 9, 1);
Date d2(d1);
return 0;
}
编译器默认生成的拷贝构造函数是值拷贝（浅拷贝），但是有些情况下我们需要深拷贝。比如：
对一个栈，我们不能直接浅拷贝，程序会崩溃。原因如下：
浅拷贝会将一个栈动态申请的空间的地址拷贝个另一个栈的指针，所以两个栈对象的指针指向同一块空间，析构函数会对同一块空间释放两次，程序会崩溃。
#include <iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 4)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (nullptr == _a)
{
perror("Stack malloc");
return;
}
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
void Push(int x)
{
// 增容
_a[_top] = x;
_top++;
}
~Stack()
{
if (_top)
{
free(_a);
_a = nullptr;
_top = 0;
_capacity = 0;
}
}
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
int main()
{
Stack st1(10);
st1.Push(1);
st1.Push(2);
st1.Push(3);
st1.Push(4);
Stack st2(st1);
return 0;
}
- 所以，这种Stack的类对象，我们应该自己显示定义拷贝构造函数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 4)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
if (nullptr == _a)
{
perror("Stack malloc");
return;
}
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
Stack(const Stack& st)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * st._capacity);
if (nullptr == _a)
{
perror("Stack malloc");
return;
}
memcpy(_a, st._a, sizeof(int) * st._top);
_top = st._top;
_capacity = st._capacity;
}
void Push(int x)
{
// 增容
_a[_top] = x;
_top++;
}
~Stack()
{
if (_top)
{
free(_a);
_a = nullptr;
_top = 0;
_capacity = 0;
}
}
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
int main()
{
Stack st1(10);
st1.Push(1);
st1.Push(2);
st1.Push(3);
st1.Push(4);
Stack st2(st1);
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。
4. 拷贝构造函数典型使用场景
- 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
二、运算符重载函数
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**
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1945, int month = 8, int day = 15)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
~Date()
{
_year = 0;
_month = 0;
_day = 0;
}
//private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
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;
}
else
{
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;
}
else
{
return false;
}
}
int main()
{
Date d1(1945, 8, 15);
Date d2(1949, 10, 1);
cout << operator<(d1, d2) << endl;
cout << (d1 < d2) << endl;
cout << operator>(d1, d2) << endl;
cout << (d1 > d2) << endl;
return 0;
}
使用运算符重载时，调用运算符重载函数，也可以直接使用运算符比较。
cout << operator<(d1, d2) << endl;
cout << (d1 < d2) << endl;
cout << operator>(d1, d2) << endl;
cout << (d1 > d2) << endl;
- 一般建议直接使用运算符比较。
上述运算符重载到了全局中，运算符重载也可以重载到类中。
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1945, int month = 8, int day = 15)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
bool operator<(const Date& x2)
{
if (_year < x2._year)
{
return true;
}
else if (_year == x2._year && _month < x2._month)
{
return true;
}
else if (_year == x2._year && _month == x2._month && _day < x2._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
~Date()
{
_year = 0;
_month = 0;
_day = 0;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(1945, 8, 15);
Date d2(1949, 10, 1);
cout << d1.operator<(d2) << endl;
cout << (d1 < d2) << endl;
return 0;
}
三、赋值运算符重载函数
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
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1945, int month = 8, int day = 15)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date& operator=(const Date& d)
{
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
return *this;
}
~Date()
{
_year = 0;
_month = 0;
_day = 0;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(1945, 8, 15);
Date d2(1949, 10, 1);
//d2.operator=(d1);
d2 = d1;
return 0;
}
赋值运算符可以选择调用赋值运算符重载函数，也可以直接使用赋值运算符，一般建议直接使用赋值运算符。
d2.operator=(d1);
d2 = d1;
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。
class Date
{
public:
Date(int year = 1945, int month = 8, int day = 15)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
~Date()
{
_year = 0;
_month = 0;
_day = 0;
}
//private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{
left._year = right._year;
left._month = right._month;
left._day = right._day;
return left;
}
3.编译器生成一个默认赋值运算符重载
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。
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。
4. 运算符重载函数和赋值运算符重载函数的调用
- 内置类型使用运算符进行操作直接转换成指令进行操作。
- 自定义类型若直接使用运算符操作，会调用对应的运算符重载函数。
四、前置++和后置++重载
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1328, int month = 1, int day = 4)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// 前置++
Date& operator++()
{
_day += 1;
return *this;
}
// 后置++
Date operator++(int)
{
Date tmp(*this);
_day += 1;
return tmp;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d;
Date d1(1949, 10, 1);
d = d1++; // d: 1949 10 1 d1: 1949 10 2
d = ++d1; // d: 1949 10 3 d1: 1949 10 3
return 0;
}
- 前置++
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
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
总结
C++拷贝构造函数、运算符重载函数、赋值运算符重载函数、前置++和后置++重载等的介绍。
