NzN的C++之路--拷贝构造函数赋值运算符重载

news2024/7/2 20:55:37

目录

Part 1 拷贝构造函数

一、概念

二、特征

Part 2 赋值运算符重载

一、运算符重载

二、赋值运算符重载

三、前置++和后置++重载

Part 3 const成员

Part 4 取地址及const取地址操作符重载 

Part 1 拷贝构造函数

一、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。

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:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 10);
	//拷贝构造：用同类型的对象初始化(下面两种写法都对)
	Date d2(d1);
	Date d3 = d1;
}

二、特征

  • 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
//全缺省的默认构造
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}
//拷贝构造
Date(Date& d)
{
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}
  • 拷贝构造函数只有一个参数且必须是类类型对象的引用，使用传值方式会引发无穷递归调用，编译器会强制检查并直接报错。如果是传指针，不会构成无穷递归，但此时按规定，它只是普通的构造函数，不是拷贝构造函数。
void Func(Date& d)
{
	d.Print();
}
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 10);
	//内置类型会直接拷贝，自定义类型传值传参会调用拷贝构造
	Func(d1);//调用完拷贝构造，才会调用Func
}
void Func(Date& d)
{
	d.Print();
}
int main()
{
	Date d2(2024, 4, 11);
	//不想调用拷贝构造，我们就可以传指针/传引用
	//Func(&d2);
	Func(d2);
}
class Date
{
public:
	//全缺省的默认构造
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//拷贝构造
	Date(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(2024, 4, 10);
	Date d2(d1);//如果这里是传值，就会调用拷贝构造Date d(d1)
	//调用的拷贝构造还要继续调用拷贝构造Date d(d1)，就构成了无限递归
	d2.Print();
}
  • 建议在拷贝构造的参数部分加上const。

  • 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顺序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝(值拷贝)。

//栈的深拷贝
Stack(const Stack& st)
{
	//开辟和st1一样大的空间
	_array= (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * st._capacity);
	if (NULL == _array)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	//把st1数组里的数据拷贝到新开辟的这块空间
	memcpy(_array, st._array, sizeof(DataType) * st._size);
	//size和capacity都要跟st1一样大
	_size = st._size;
	_capacity = st._capacity;
}

【总结】

       类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造可写可不写；一旦涉及到资源申请，则一定要写拷贝构造函数。一般情况下，不需要显式写析构函数，就不需要显式写拷贝构造。如果内部有一些指针或值指向资源，需要显式写析构函数，一般就要显式写深拷贝。

       那如果实例化了两个日期，那该如何比较它们的大小呢？

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://这里如果是private，在下面比较大小中就无法使用成员变量
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

//bool DateGreater(const Date& dt1, const Date& dt2)//引用传参，防止传参时调用拷贝构造
bool operator>(const Date& dt1, const Date& dt2)//引用传参，防止传参时调用拷贝构造
{
	if (dt1._year > dt2._year)
	{
		return true;
	}
	else if (dt1._year == dt2._year)
	{
		if (dt1._month > dt2._month)
		{
			return true;
		}
		else if (dt1._month == dt2._month)
		{
			return dt1._day > dt2._day;
		}
	}
	return false;
}

//bool DateLess(const Date& dt1, const Date& dt2)
bool operator<(const Date& dt1, const Date& dt2)//引用传参，防止传参时调用拷贝构造

{
	if (dt1._year < dt2._year)
	{
		return true;
	}
	else if (dt1._year == dt2._year)
	{
		if (dt1._month < dt2._month)
		{
			return true;
		}
		else if (dt1._month == dt2._month)
		{
			return dt1._day < dt2._day;
		}
	}

	return false;
}
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 10);
	Date d2(2024, 4, 11);
	//内置类型可以直接比较
	//自定义类型必须要自己构造比较函数
	/*int i = DateGreater(d1, d2);
	cout << i << endl;*/

	//operator+运算符就可以构成函数名，可以显式调用
	//一般不会显式调用，这样写是为了支持d1 > d2这种写法
	cout << operator<(d1, d2) << endl;
	cout << (d1 > d2) << endl;//构成了运算符重载，这样也可以比较自定义类型
	
	return 0;
}

        这样我们就引入了运算符重载的内容。

Part 2 赋值运算符重载

一、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：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@
  • 重载操作符至少有一个类类型参数
  • 用于内置类型的运算符，其含义不能改变，但并没有强制要求，只是为了尽可能规范
  • .*    ::    sizeof    ? :    .  这5个运算符不能重载
class OB
{
public:
	void func()
	{
		cout << "void func()" << endl;
	}
};

typedef void(OB::* PtrFunc)();//成员函数指针类型

int main()
{
	//成员函数要加&才能取到函数指针
	PtrFunc fp = &OB::func;//定义成员函数指针p指向函数func
	OB tmp;//定义OB类对象tmp
	(tmp.*fp)();//用tmp对象调用函数指针就需要.*
	return 0;
}
class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 4, int day = 14)
	{
		_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;
}
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 15);
	Date d2(2024, 4, 16);
	//operator==(d1, d2);//显式调用无法发挥其优势
	cout << (d1 == d2) << endl;//编译器会直接把d1 == d2转换成operator==(d1, d2)
}

        运算符重载成全局的需要成员变量是公有的，为了保证封装性，有三种方式：

        1. 提供这些成员的get和set（Java较为常用）

        2. 后面学习的友元

        3. 重载为成员函数（C++常用）

  • 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
//operator == ”的参数太多，因为成员函数会有一个隐含的参数this
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
	return d1._year == d2._year
		&& d1._month == d2._month
		&& d1._day == d2._day;
}
//形参看上去会比操作数数目少1
bool operator==(const Date& d)
{
	return this->_year == d._year
		&& this->_month == d._month
		&& this->_day == d._day;
}

注意：如果运算符重载同时出现在类成员函数和全局中，优点调用类的成员函数。

二、赋值运算符重载

int main()
{
	Date d1(2024, 4, 15);
	//拷贝构造
	Date d2(d1);
	Date d3 = d1;

	Date d4(2024, 4, 16);
	d1 = d4;//这里就不是拷贝构造，而是赋值拷贝/赋值重载
	//拷贝构造是用一个对象去初始化另一个对象
	//赋值重载是复制一个对象，把值赋给另一个已经存在的对象
}

赋值运算符重载格式：

  • 参数类型：const 类名&，传递引用可以提高传参效率
  • 返回值类型：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
  • 返回值：*this ，要复合连续赋值的含义
//赋值重载
//返回值为类类型的引用，便于连续赋值
Date& operator=(const Date& d)
{
	_year == d._year;
	_month == d._month;
	_day == d._day;
	//d2=d1,this是d2的地址，*this是d2，d1就是d
	return *this;
}

 注意：如果是返回值，而不是引用，就会生成这个值的临时对象的拷贝。

总结：不能用引用返回一个临时对象或局部对象，因为该对象出了当前所在函数的作用域就会被销毁，引用对象在该函数栈帧已经销毁了。

        虽然引用返回可以减少一次调用拷贝构造，但是也要看情况。当出了函数作用域，引用对象还在，才可以返回引用。即返回对象没析构用引用返回，析构了就传值返回。

  • 没有显式实现时，编译器会默认生成一个赋值运算符重载，以值的方式逐字节拷贝（与拷贝构造一样）。

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。

  • 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。

【总结】

       跟拷贝构造类似，Date类等不涉及资源申请的可以使用默认生成的赋值重载；但是Stack类这种需要申请资源的需要自己实现赋值重载。

三、前置++和后置++重载

//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由编译器自动传递
//前置++：返回+1之后的结果
//this指向的对象函数结束后不会销毁，引用返回可以提高效率
Date& operator++()
{
	_day += 1;
	return *this;
}
//后置++：返回+1前的结果
//注意：后置++是先用后加，因此需要在实现时需要先将this保存一份，然后this+1
//tmp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 tmp(*this);
	_day += 1;
	return tmp;
}

注意：函数重载是函数名相同而参数列表不同；赋值运算符重载是指让自定义类型也可以控制运算符，增强代码可读性。多个同一运算符的重载可以构成函数重载。

Part 3 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。

Part 4 取地址及const取地址操作符重载 

class Date
{
public:
	//两个的区别就是返回值和参数类型的不同
	Date* operator&()
	{
		return this;
	}
	const Date* operator&()const
	{
		return this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

        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，比如不想让别人取到真实的地址，一般不会出现这种状况。

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