初识C++|类和对象（中）——类的默认成员函数

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4. 类的默认成员函数

默认成员函数就是⽤⼾没有显式实现，编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。

4.1. 构造函数

构造函数是特殊的成员函数，构造函数的主要任务是对象实例化时初始化对象。

构造函数的特点：

1. 函数名与类名相同。

2. ⽆返回值。 (甚至不需要写void)

3. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。

4. 构造函数可以重载。

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，⼀旦⽤⼾显式定义编译器将不再⽣成。

6. ⽆参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认生成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在，不能同时存在。⽆参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调⽤时会存在歧义。

注意：不要认为默认构造函数是编译器默认⽣成那个叫默认构造，实际上⽆参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结⼀下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。

7. 我们不写，编译器默认生成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于⾃定义类型成员变量，要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错。

说明：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原⽣数据类型， 如：int/char/double/指针等，⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字⾃⼰定义的类型。

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	//1.无参构造函数
	Date() {
		_year =1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	//2.带参构造函数
	Date(int year, int month, int day) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//3.全缺省构造函数
	/*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;
	Date d2(2024,1,3);
	//Date d3();错误写法——如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不能加括号
	d1.Print();
	d2.Print();

}

4.2. 析构函数

C++规定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释放⼯作。析构函数的功能类⽐C语言中Stack实现的Destroy功能。

析构函数的特点：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。

2. ⽆参数⽆返回值。 (也不需要加void)

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。

4. 对象⽣命周期结束时，系统会自动调用析构函数。

5. 跟构造函数类似，我们不写编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理，⾃定类型成员会调⽤他的析构函数。

6. 还需要注意的是我们显式写析构函数，对于⾃定义类型成员也会调⽤他的析构，也就是说⾃定义类型成员⽆论什么情况都会自动调⽤析构函数。

7. 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，如Date；如果默认⽣成的析构就可以⽤，也就不需要显⽰写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，⼀定要自己写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack。

8. ⼀个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。

#include <iostream>
using namespace std;

class stack {
public:
	stack(int n=4) {
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
		if (_a == nullptr) {
			perror("malloc fail");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
	~stack() {
		cout << "析构函数" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _top;

};
int main() {
	stack st;
	return 0;

	return 0;
}

4.3. 拷贝构造函数

如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引用，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数也叫做拷贝构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。

拷⻉构造的特点：

1. 拷贝构造函数是构造函数的⼀个重载。

2. 拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用，使⽤传值⽅式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发无穷递归调用。

3. C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷贝构造完成。

4. 若未显式定义拷贝构造，编译器会⽣成⾃动⽣成拷贝构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成员变量会完成值拷贝浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。

5. 类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造就可以完成需要的拷⻉，不需要我们显式实现拷⻉构造。（eg.Date）

类成员变量是内置类型，但是指向了资源(eg.Stack类中_a)，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求，所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。

类内部是自定义类型成员，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造会调⽤⾃定义类型成员的拷⻉构造，也不需要我们显⽰实现拷⻉构造。(eg.MyQueue)

小技巧：如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源，那么他就需要显⽰写拷⻉构造，否则就不需要。

6. 传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造，传值引⽤返回，返回的是返回对象的别名(引⽤)，没有产⽣拷⻉。

但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使⽤引⽤返回是有问题的，这时的引⽤相当于⼀个野引⽤，类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷⻉，但是⼀定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能⽤引⽤返回。

正确示范：错误示范：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year,int month,int day ) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._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;
};

void Func1(Date d) {
	d.Print();
	return;
}

Date& Func2() {
	Date tmp(2024, 4, 4);
	tmp.Print();
	return tmp;
}

int main() {
	Date d1(2023, 1, 1);
	Date d2(&d1);//这里可以完成拷贝，但不是拷贝构造
	d2.Print();
	Date d3(d1);//这样才是拷贝构造
	d3.Print();
	Date d4 = d1;//这样也是拷贝构造
	d4.Print();

	// C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥传值传参要调⽤拷⻉构造
	Func1(d1);
	// Func2返回了⼀个局部对象tmp的引⽤作为返回值
	// Func2函数结束，tmp对象就销毁了，相当于了⼀个野引⽤
	Func2();

	return 0;
}

4.4 运算符重载

• 当运算符被⽤于类类型的对象时，C++语⾔允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定类类型对象使⽤运算符时，必须转换成调⽤对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。

• 运算符重载是具有特殊名字的函数，他的名字是由operator和后⾯要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

• 重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数，⼆元运算符有两个参数，⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数，右侧运算对象传给第⼆个参数。

bool operator==(Date& d1，Date&d2) {//全局函数
	return (d2._year == d1._year) &&
		(d2._month == d1._month) &&
		(d2._day == d1._day);
}

• 如果⼀个重载运算符函数是成员函数，则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算符重载作为成员函数时，参数⽐运算对象少⼀个。

	bool operator==(Date& d1) {//成员函数默认第一个参数是this指针（未显示）
		return (_year == d1._year) &&
			(_month == d1._month) &&
			(_day == d1._day);
	}

• 运算符重载以后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。

• 不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：⽐如operator@。

• .* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载

• 重载操作符⾄少有⼀个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如： int

operator+(int x, int y)

• ⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义，⽐如Date类重载operator-就有意

义，但是重载operator+就没有意义。

• 重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，⽆法很好的区分。

C++规定，后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，⽅便区分。

//前置++
	Date operator++() {
		_day++;
		return *this;
	}
	//后置++——增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，⽅便区分
	Date operator++(int x) {
		Date* tmp = this;
		_day++;
		return *tmp;
	}

• 重载<<和>>时，需要重载为全局函数

因为重载为成员函数，this指针默认抢占了第⼀个形参位置，第⼀个形参位置是左侧运算对象，调⽤时就变成了对象<<cout，不符合使⽤习惯和可读性。

重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对

象。

4.5 赋值运算符重载

赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，⽤于完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值，这⾥要注意跟拷⻉构造区分，拷贝构造⽤于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。

 int main()
 {
 Date d1(2024, 7, 5);
 Date d2(2024，7，15);
//赋值重载——d1、d2都存在 
d1=d2;

 // 拷⻉构造——⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象
Date d3(d1); 
Date d4 = d1;

 return 0;
 }

赋值运算符重载的特点：

1. 赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成

const 当前类类型引用（为了减少传值传参的拷贝构造）

2. 有返回值，且建议写成当前类类型引⽤，引⽤返回可以提⾼效率，有返回值⽬的是为了⽀持连续赋值场景。

3. 没有显式实现时，编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载⾏为跟默认构造函数类似，对内置类型成员变量会完成浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。

4.如果⼀个类显式实现了析构并释放资源，那么他就需要显式写赋值运算符重载，否则就不需要。

	//赋值重载
	Date operator=(const Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		return *this;
	}

4.6. 取地址运算符重载

4.6.1 const成员函数

• 将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后

⾯。

// void Print(const Date* const this) const
void Print() const
{
 cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 }

• const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。

⾮const对象可以调⽤const成员函数是⼀种权限的缩⼩

//void Print() const...
int main()
 {
 // ⾮const对象调⽤const成员函数——权限的缩⼩（正确）
Date d1(2024, 7, 5);
 d1.Print();
//const对象调⽤const成员函数——权限的平移（正确）
 const Date d2(2024, 8, 5);
 d2.Print();

 return 0;
 }
//const对象调⽤非const成员函数——权限的放大（错误）

4.6.2 取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器⾃动⽣成的就可以够我们⽤了，不需要去显⽰实现。

Date* operator&()
 {
 return this;
 // return nullptr;
 }

const Date* operator&()const
 {
 return this;
 // return nullptr;
 }