【C++】类和对象 — 日期类的实现 运算符重载 初始化列表 友元（下篇）
文章目录
- 前言
- 1. 运算符重载
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- 1.1 运算符重载的引入：
- 1.2 运算符重载的使用：
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- 2. 日期类的实现：
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- 2.1 头文件：（Date.h）
- 2.2 函数具体实现：（Date.cpp）
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- 3. const对隐式指针this的修饰：
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- 3.1 const的普通用法：
- 3.2 加const的应用场景：
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- 4. 初始化列表
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- 4.1 初始化列表的引入：
- 4.2 初始化列表的使用：
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- 5. static修饰成员变量和成员函数
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- 5.1 static修饰的特性：
- 5.2 static在类中的应用场景：
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- 6. 友元
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- 6.1 友元的引入：
- 6.2 友元的使用：
- 6.3 友元类：
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前言
前情回顾：
类和对象（上篇）
类和对象（中篇）
上两篇已经讲了类和对象的基本使用和最难理解的默认成员函数，接下来将继续深入学习类和对象剩余的内容。
1. 运算符重载
1.1 运算符重载的引入：
- 内置类型，可以直接用各种运算符
- 自定义类型，不能直接用各种运算符
为了自定义类型可以自己使用各种运算符，边引入了运算符重载
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)
1.2 运算符重载的使用：
#include- 可以当做正常的函数使用，但是更多的时候是直接使用重载之后的运算符
- if (d1 == d2)编译器会处理成对应调用if (operator==(d1, d2))
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。
2. 日期类的实现：
2.1 头文件：（Date.h）
#pragma once
#include- 全局函数不能在头文件定义，因为其他源文件包含时候会都展开
- 相当于一个函数在多个源文件中定义,符号表中都有函数的定义，链接的时候就冲突了
- 类里面定义的默认是内联函数是不会放到符号表中的
2.2 函数具体实现：（Date.cpp）
#include"Date.h"
//成员函数在类里面声明在类外面定义了 - 也是类里面的函数
//所以是可以访问私有的，因为这也算是类里面的成员函数
//写一个小于等于或者是大于等于其他的都可以复用了
bool Date::operator<(const Date& d) const
{
if (_year < d._year || _year == d._year && _month < d._month
|| _year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
//d1 == d2
bool Date::operator==(const Date& d) const
{
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
assert(year >= 0 && month > 0 && month < 13);
//加上static的好是避免平凡开辟数组空间
static int monthDayArray[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
if (month == 2 && isLeapYear(year))
{
return 29;
}
else
{
return monthDayArray[month];
}
}
Date::Date(int year, int month, int day)
{
if (year >= 1 &&
month <= 12 && month >= 1 &&
day >= 1 && day <= GetMonthDay(year, month))
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
else
{
cout << "日期非法" << endl;
}
}
d1 + 100 -->d1.operator(day);
d1被改变了，d1是不应该被改变的
//Date Date::operator+(int day)
//{
// _day += day;
// while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
// {
// _day -= GetMonthDay(_year, _month);
// _month++;
// if (_month == 13)
// {
// _year++;
// _month = 1;
// }
// }
//
// return *this;
//}
//运用拷贝构造：
Date Date::operator+(int day) const
{
Date ret(*this);
/*ret._day += day;
while (ret._day > GetMonthDay(ret._year, ret._month))
{
ret._day -= GetMonthDay(ret._year, ret._month);
ret._month++;
if (ret._month == 13)
{
ret._year++;
ret._month = 1;
}
}*/
ret += day;
//出了作用域这个ret对象就不在了
return ret;
}
Date& Date::operator+=(int day)
{
if (day < 0)
return *this -= -day;
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
_month++;
if (_month == 13)
{
_year++;
_month = 1;
}
}
return *this;
}
- 运算符重载加的时候，一个日期加一个日期原来的值应该不被改变
- 所以这里巧妙运用了一下拷贝构造
- 并且加等和加是可以相互复用的
Date Date::operator-(int day) const
{
Date ret = *this;
ret -= day;
return ret;
}
//用传值返回一定是对的，但是不一定是高效的
Date& Date::operator-=(int day)
{
if (day < 0)
return *this += -day;
_day -= day;
while (_day <= 0)
{
_month--;
if (_month == 0)
{
_month = 12;
_year--;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
}
//d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d) const
{
int flag = 1;
Date max = *this;
Date min = d;
if (*this < d)
{
min = *this;
max = d;
flag = -1;
}
int n = 0;
while (min != max)
{
n++;
min++;
}
return n * flag;
}
//流插入
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Date& d)
{
out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
return out;
}
//流提取
std::istream& operator>>(std::istream& in, Date& d)
{
in >> d._year >> d._month >> d._day;
return in;
}
cout 和 cin其实是全局的对象，包含在iostream这个头文件中，库中实现的时候就将其重载了
istream和ostrem的对象，还用到了运算符重载
将cout符号重载写成全局的原因：
- 因为成员函数第一个参数默认都是隐式的this指针
- 正常的流插入cout是（假设有个对象d），cout << d1；
- 而现在却是 d1 << cout，这与我们正常的使用习惯有所出入
- 所以写成全局的，在类外面实现，传两个参数实现，这样就能实现正常的使用了
能传引用的地方尽量传引用，能返回引用的地方也尽量返回引用，可以提高效率
补充：
int main()
{
Date d1(2022, 5, 18);
//Date d2 = d1 + 15;
Date d3 = d1; //这里调用的是拷贝构造，并不是赋值重载Date d3(d1)
//拷贝构造是用一个对象去初始化同类型的对象
//d1 = d2;//两个已经存在的对象才是赋值
d1 += 15;
d1.Print();
//d2.Print();
return 0;
}
Date d3 = d1; 这里并不是赋值运算符的重载，而是调用拷贝构造
拷贝构造是用一个对象初始化同类型的对象
**d1 = d2；**这才是调用负值重载，对于两个已经存在的对象才是调用赋值重载
3. const对隐式指针this的修饰：
3.1 const的普通用法：
- 误写
- 不该修改的值如果被误写的话，加上const是不能被改的，会报错
- 具有const属性的变量有可能会权限被放大
正确的做法应该是将this的指针用const修饰，但是又因为this指针是隐式的所以C++新增了一个语法就是在成员函数后面直接加上const，表示给this指针的类型修改成 ：const 类类型* const this
补充：
如果声明和定义分离，那么声明和定义都要加上const。
3.2 加const的应用场景：
补充：
int a = 10;
int* const pa = &a;
int* pb = pa;
上述写法是允许的，只是赋值。
int a = 10;
const int* pa = &a;
int* pb = pa;
上述写法是不允许的，因为&a是int* 类型的指针，但是const int*类型的指针是不能通过指针修改指针指向的内容的，两者是有区别的。
综上所述：
如果传参的值是不希望被修改的就要考虑加上const加以保护，同时还要考虑连续运算符中返回值产生临时变量的问题，也是const该用到的地方。
4. 初始化列表
4.1 初始化列表的引入：
1.每一个对象都有自己的空间，成员变量是属于某个对象的，对象是整体定义的，而里面的成员变量是什么时候定义的呢？
- 成员变量是在初始化列表定义的
2.再次理解构造函数：
- 虽然上述构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称为对对象中成员变量的初始化。
- 构造函数体中的语句只能将其称为赋初值，而不能称作初始化。因为初始化只能初始化一次，而构造函数体内可以多次赋值。
3.必须在定义的时候初始化的值：
- 引用成员变量
- const成员变量
- 自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)
注意：类中包含以上成员，必须放在初始化列表位置进行初始化
初始化列表可以认为就是对象成员变量定义的地方，并且尽量要在初始化列表初始化。
4.2 初始化列表的使用：
- 初始化列表：以一个冒号开始，接着是一个以逗号分隔的数据成员列表，每个"成员变量"后面跟一个放在括号中的初始值或表达式。
int value = 1;
class B
{
public:
B(int a = 0)
{
_a = a;
}
private:
int _a;
};
class A
{
public:
A()
:_b(2)
,bb(1)
,_ref(value)
{
_a = 1;
}
private:
//可以定义时初始化
//也可以定义时不初始化，后面再赋值修改
int _a;
//下面的只能在定义的时候初始化
int& _ref;
const int _b;
B bb;
};
int main()
{
A aa;
return 0;
}
如下代码：
- 如果MyQueue这个类构造函数不写，编译器会生成一个默认构造函数
- 该默认构造对于内置类型不处理，对于自定义类型处理调用该类型的默认构造
如果写了默认构造但是却不对自定义类型处理，但是调试的过程中会发现，编译器还是对内置类型进行了处理。
为什么显式写的构造函数中没有写自定义类型的构造函数，但是还是对自定义类型进行处理了呢？
- 这是因为所有的构造函数都走了一遍初始化列表
- 初始化列表显式初始化了某个成员，它就会被初始化
- 如果没有显式的写，也会被初始化
- 只是对内置类型没有值去初始化，自定义类型会去调用它的构造函数
class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 0)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
assert(_a);
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
class MyQueue
{
MyQueue()
{}
private:
Stack _st1;
Stack _st2;
int _size = 0; //缺省值，给初始化列表用的
};
int main()
{
MyQueue mq;
return 0;
}
5. static修饰成员变量和成员函数
5.1 static修饰的特性：
- 声明为static的类成员称为类的静态成员，用static修饰的成员变量，称之为静态成员变量
- 用static饰的成员函数，称之为静态成员函数
- 静态成员变量一定要在类外进行初始化
- 静态成员变量属于这个类，可以用指定类域去访问，不需要对象，也可以是属于任何一个对象
- 静态成员变量可以认为是类共享的
5.2 static在类中的应用场景：
面试题：实现一个类，计算程序中创建出了多少个类对象。
class A
{
public:
A()
{
++_scount;
}
A(const A& t)
{
++_scount;
}
~A()
{
--_scount;
}
static int GetACount()
{
return _scount;
}
private:
//声明
static int _scount;
};
//定义
int A::_scount = 0;
int main()
{
cout << A::GetACount() << endl;
A a1, a2;
A a3(a1);
cout << A::GetACount() << endl;
return 0;
}
int A::_scount = 0：
- 在main函数之前就创建好了，生命周期是全局的
- 全局的静态，函数里面局部的静态，类里面的静态，生命周期都是全局的
只是全局的静态他的作用域是全局的，在全局任何地方都能使用
局部的静态只能在函数里面使用，类的静态，只能在类里面使用，或者说指定类域，去类域里面找可以访问。
总结：
- 静态成员为所有类对象所共享，不属于某个具体的对象，存放在静态区
- 静态成员变量必须在类外定义，定义时不添加static关键字，类中只是声明
- 类静态成员即可用 类名::静态成员 或者 对象.静态成员 来访问
- 静态成员函数没有隐藏的this指针，不能访问任何非静态成员
- 静态成员也是类的成员，受public、protected、private 访问限定符的限制
6. 友元
6.1 友元的引入：
- 友元提供了一种突破封装的方式，有时提供了便利。但是友元会增加耦合度，破坏了封装，所以友元不宜多用。
- 友元分为：友元函数和友元类
- 友元函数可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外部的普通函数，不属于任何类，但需要在类的内部声明，声明时需要加friend关键字。
6.2 友元的使用：
#include注意：
- 友元函数可访问类的私有和保护成员，但不是类的成员函数
- 友元函数不能用const修饰
- 友元函数可以在类定义的任何地方声明，不受类访问限定符限制
- 一个函数可以是多个类的友元函数
- 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同
6.3 友元类：
- 友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数，都可以访问另一个类中的非公有成员。
- 友元关系是单向的，不具有交换性。
友元关系不能传递：
- 如果B是A的友元，C是B的友元，则不能说明C时A的友元。
- 友元关系不能继承，在继承位置再给大家详细介绍