C++——类和对象2|构造函数|析构函数|拷贝构造函数|运算符重载|赋值运算符重载|赋值运算符连续赋值

目录

类的6个默认成员函数

 构造函数

析构函数 

析构函数使用场景 

场景1：不需要清理，但会执行默认析构函数 

 场景2：需要析构函数

默认生成析构函数特点 

 构造函数和析构函数的顺序问题

拷贝构造函数

特征 

 拷贝构造在传值传参和传引用传参的区别

拷贝构造在传值返回和传引用返回的区别 

运算符重载 

运算符重载应用 

 赋值运算符重载

赋值重载连续赋值 

---

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

 构造函数

 我们在使用类时，一般会先使用初始化函数，但是有人会忘记进行初始化，有些情况下忘记初始化会导致程序崩溃或出现一些错误

 C++中为了解决这个问题，提出了构造函数

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。

5.一个类里面的默认构造只能有一个，不然调用的时候编译器会凌乱
构造函数的函数名和类名相同，此时并未使用初始化函数，传参的时候直接写到对象名后面

 

 构造函数也满足缺省参数的特性

 这俩种同时存在会存在歧义，因为如果不传参数，此时编译器会凌乱，不知道调用那个函数

 以下这种情况也会报错，这是因为有俩个构造函数

 这种情况也是因为有俩个构造函数

 一般这三种方式，只写一个

构造函数写栈

 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（如果没有构造函数，编译器自动生成一个构造函数，如果有构造函数，编译器就不会自动生成）

 此时会自动默认生成，但是产生的值是随机值

C++类型分类：1.内置类型：int/double/char/指针等等

                          2.定义类型：struct/class主要是类类型

默认生成构造函数，对内置类型不做处理，对自定义类型成员回去调用它的默认构造函数，

这是C++早期的一个缺陷，默认生成构造函数，本来应该内置类型也一并处理

C++11打了补丁这样做

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 ;   // 注意这里不是初始化，给缺省值
	int _month ;
	int _day ;
};
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int capacity=4)
	{
		cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		}

		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}

	void Push(DataType data)
	{
		// CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};

// C++类型分类：
// 内置类型/基本类型：int/double/char/指针等等 
// 自定义类型：struct/class

class MyQueue
{
private:
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};
int main()
{
	MyQueue q();
	return 0;
}

 

 默认构造函数有三类：

1.我们不写，编译器自动生成的那个

2.我们自己写的全缺省构造函数

3.我们自己写的，无参的构造函数

默认构造函数特点：不传参数就可以调用

当我们做修改后,此时程序会报错，因为这里，既不是无参的，也不是全缺省的，而且由于构造函数名和类同名，这里相当于我们自己写了一个构造函数，所以编译器在这里不会生成默认构造函数

 

 

析构函数 

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
 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（这是因为没有参数）。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。

析构函数使用场景 

场景1：不需要清理，但会执行默认析构函数 

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;
	}
	~Date()
	{
		//日期类的没什么需要清理的
		cout << "~Date()" << endl;
	}
private:
	int _year = 1;   // 注意这里不是初始化，给缺省值
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};
void fun()
{
	Date d1;
}
int main()
{
	fun();
	return 0;
}

 此时程序执行完fun函数

再按F11，程序直接来到了析构函数这里

 最终结果

 默认的析构函数什么都不做

 场景2：需要析构函数

默认的析构函数不会处理这里，这里的数组在堆上

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int capacity=4)
	{
		cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (NULL == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		}
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}

	void Push(DataType data)
	{
		// CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	~Stack()
	{
		free(_array);
		_capacity = _size = 0;
		_array = nullptr;
	}
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};
void fun()
{
	Date d1;
	Stack st;
}
int main()
{
	fun();
	return 0;
}

执行完fun函数后，先进入Stack的析构函数，再进入Date的析构函数 

之前博客里写栈需要写初始化Init函数和释放空间的Destory函数，而在C++中写一个构造函数和析构函数不需要调用即可，析构函数就会代替Destory的作用来释放空间（要自己写）

默认生成析构函数特点 

跟构造函数类似，内置类型不处理，自定义类型处理，自定义类型会调用自己的构造 ，指针属于内置类型，指针不处理，因为指针有的是指向动态开辟空间，有的指向一个数组，还有文件指针

当写栈，队列，链表，顺序表，二叉树用自己写的析构函数就比较方便

 构造函数和析构函数的顺序问题

 先构造的后析构，后构造的先析构

 这是因为这里的内容存在栈中，要满足先进后出

 main 先调用f1,f1再调用f2,然后f2销毁返回f1，满足先进后出

 先初始化全局的，当进入main函数后按顺序初始化

对于析构，变量销毁后就进行析构，aa2和aa1在栈区，栈帧结束后要清理资源先清理aa2,再清理aa1，全局变量和静态变量在函数结束以后才销毁，之后清理资源，所以先清理aa0再清理aa3

 构造顺序：3 0 1 2 4 1 2

 析构顺序：2 1 2 1 4 0 3

拷贝构造函数

 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。

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。

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
 

 

对于get1，形参是实参的一份的临时拷贝，get2，形参是实参的别名

参数也是类类型，用d1去初始化d即传参的时候，就需要构造函数（初始化函数），get1的构造是拷贝构造，get2还没传参的时候就已经构造好了，在Date d1这条语句里已经构造好了

验证上面的结论

这条语句之后按F11，直接跳到拷贝构造这里来

 先构造d1，再给get1构造

若想把d1拷贝过去，这俩种写法都可以 

若拷贝构造函数这样写，则会进入死循环，因为形参必须是类类对象的引用

  解决这种传参问题有俩种办法：1.引用

2.指针（这种方式不是拷贝构造），虽然也能完成，但是不建议这种方法，这种方法比较奇怪，更容易出现错误

 

 

 有时候拷贝构造函数容易写错，所以要加const

 正确形式

 未定义拷贝构造

 

对内置类型按直拷贝进行拷贝的：就是一个字节，一个字节拷贝过去

对自定义类型，调用自定义类型自己的拷贝构造函数完成

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。
拷贝构造还有深浅拷贝问题，后面的博客里会写

浅拷贝举例

 

 

 这里能正常拷贝，但是在析构的时候会崩溃

这是因为这里执行了俩次析构函数，由于这里是直拷贝，st和st1指向了同一块空间，而这快空间被释放了俩次， 因为这里是内置类型，指针是内置类型，把*array所指向的空间给st1拷贝过去了，然后st1和st指向了同一块空间，析构的时候又free了俩次，直接崩溃

 拷贝构造在传值传参和传引用传参的区别

#include
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 0)
	{
		_a = a;
		cout << "A(int a=0)>>" <<_a<< endl;
	}
	A(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
		cout << "拷贝构造A(int a=0)>>" << _a << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()>>" <<_a<< endl;
	}
private:
	int _a;
};
void func1(A aa)
{

}
void func2(A& aa)
{

}

 传值传参有一次拷贝构造，这个拷贝构造是针对aa1的拷贝构造

引用传参没有拷贝构造 

拷贝构造在传值返回和传引用返回的区别 

#include
using namespace std;
class A
{
public:
	A(int a = 0)
	{
		_a = a;
		cout << "A(int a=0)>>" <<_a<< endl;
	}
	A(const A& aa)
	{
		_a = aa._a;
		cout << "拷贝构造A(int a=0)>>" << _a << endl;
	}
	~A()
	{
		cout << "~A()>>" <<_a<< endl;
	}
private:
	int _a;
};
A fun3()
{
	static A aa;
	return aa;
}
A& fun4()
{
	static A aa;
	return aa;
}
int main()
{
	A aa1(1);
	fun3();
	cout << endl;
	fun4();
	return 0;
}

 

 传值返回时，进行了一次拷贝构造

第一个：A(int a=0)>>1是A aa1(1)的默认构造

第二个：A（int a=0）>>0是fun3函数里面对 static A aa的默认构造

拷贝构造A(int a=0)>>0是fun3函数执行return语句时，对aa的拷贝构造

这是因为传值返回在返回时，会拷贝一份aa，然后返回的是拷贝的aa，对于aa本身，在函数结束后就会销毁，对于这份拷贝的aa，就要调用拷贝构造函数

对于拷贝的aa，也是有生命周期的，它的生命周期在main函数fun3();这一行，当这一行调用结束之后，就要拷贝的aa进行析构

稍作修改，使观察更清晰

 对于引用返回，不需要拷贝构造函数，直接调用构造函数，调用过程如下图

 析构过程如下

 这里aa（3）和aa(4)本身在静态区，所以后析构，如果aa出了fun4（）的作用域就销毁，那么引用返回就有问题，前面博客里有提到过

运算符重载 

 这里有俩个日期，d1和d2，我们比较它们的大小关系

 C++中规定：内置类型可以直接使用运算符运算，编译器知道如何运算，自定义类型无法直接使用运算符，编译器不知道如何运算

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)，返回值类型由运算符特点决定，如比较大小一般返回true或false，若想知道差值，返回int
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。

我们可这样来对日期判断是否相等，但是这里会报错，因为日期这些是私有的

解决方法：

1.写一个函数来获取这些私有数据 ，月和天也同理

 

 将上面的私有数据改为共有，再进行测试

using namespace std;
class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
		cout << "构造函数" << endl;
	}
	//Date(const Date& d)//拷贝构造函数
	//{
	//	_year = d._year;
	//	_month = d._month;
	//	_day = d._day;
	//}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
	int _year = 1;   // 注意这里不是初始化，给缺省值
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};
int main()
{
	Date d1(2022,7,23);
	Date d2(2022, 8, 23);
	cout<<(d1 == d2) << endl;
	return 0;
}

 编译器实际会将cout<<(d1==d2)<

本质是函数调用

编译器再工作时，如果发现d1,d2是内置类型，直接转换为相对应的指令，如果不是内置类型就看它是否满足运算符重载的条件，如果满足就执行

 为什么不直接写一个调用函数呢？

 如果写成这样，就没什么价值了，写成运算符重载，就能像内置类型一样去调用运算符，写成运算符重载可读性更好，如果写成函数，有人会不规范写函数名，导致其他人看不懂

 在传参的时候，如果没有引用就会进行拷贝构造，如果是深拷贝，就会很麻烦，所以在传参的时候要引用，为了防止别人写错，最好加上const

，

但运算符重载，还存在一个问题，就是内置类型，一般是私有，上面为了演示效果我们改为了共有，现在改回来，但是会报错

 为了解决这个问题，我们把运算符重载函数写道类里面，还会报错，参数太多

 参数太多是因为，还有一个隐藏的参数this指针

我们做以下修改即可

_year==d2._year,这里的_year实际是this->_year，this就是d1

 

运算符重载应用 

 对于日期类，我们可以比较大小，也可以去查询N天以后/以前是几几年几月几号

思路：1.直接把天数加到day

           2.若day超过了该月的总天数，用day-该月总天数，再给月+1，12月要把1，给年加1

	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		static int days[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
		//多次调用的时候，每次都要创建数组，现在改为静态，放到静态区

		if (month == 2
			&& ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))//闰年2月
		{
			return 29;
		}
		else
		{
			return days[month];
		}
	}
	Date operator+(int day)
	{
		
		_day += day;
		while (_day > GetMonthDay(_year,_month))
		{
			_day -= GetMonthDay(_year, _month);
			++_month;
			if (_month == 13)//12月特殊处理
			{
				_month = 1;
				_year++;
			}
		}
	}

这样写需要一个返回值，但是我们把日期全部加到了_year,_month,_day，因此要把这些给传回去，我们直接return *this，this是指针，*this是对象

 先测试一下

 现在写的这个，改变了d1，如果不想改变d1，把结果返回回去，做如下修改，main函数可以这样写，用一个东西来接收，符合拷贝构造

 

我们拷贝一份d1，就行，这样就不会改变d1了

	int GetMonthDay(int year, int month)
	{
		static int days[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
		//多次调用的时候，每次都要创建数组，现在改为静态，放到静态区

		if (month == 2
			&& ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))//闰年2月
		{
			return 29;
		}
		else
		{
			return days[month];
		}
	}
	Date operator+(int day)
	{
		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)//12月特殊处理
			{
				ret._month = 1;
				ret._year++;
			}
		}
		return ret;
	}
int main()
{
	Date d1(2022,7,23);
	Date ret = (d1 + 50);
	Date ret1(d1 + 50);
	return 0;
}

 

 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
 C语言中把一个数的值，赋值给另一个数，用=就可以，C++中把一个类的值，赋值给另一个类需要用到赋值重载

如这里，要把d3赋值给d1

void TestDate1()
{
	Date d1(2022, 7, 24);
	Date d2(d1);//拷贝构造
	Date d3(2022, 8, 24);
	d1 = d3;//赋值
}
int main()
{
	TestDate1();
	return 0;
}

#include
using namespace std;
class Date
{
public:
	//构造函数会频繁调用，所以放在类里面作为inline
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void operator=(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

 main函数里d1=d3;会被转换成d1.operatpr=(&d1,d3);

传d1地址是因为有this指针

赋值重载连续赋值 

 写成连续赋值就会报错 

 对于普通变量这种连续赋值是可以的

 连续赋值是这样的：k=j=i,把i赋值给j，然后把j的返回值赋值给k

d2=d1=d3,也遵循上面的道理

d3赋值给d1，d1的返回值赋值给d2

这里应该这样修改，this是d1的指针（地址），*this就是d1

 

此时不会报错 ，如果不引用传参就要调用好多次拷贝构造

为了防止有人写成d2=d2，我们加上判断条件，d2=d2这条语句编译器是不会对其报错的

 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

 写成全局的会报错

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，故赋值运算符重只能是类的成员函数。

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。

屏蔽掉赋值重载函数后，仍然可以拷贝
 

 添加一个类进行测试

 

 此时调用，结论跟上面一模一样，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。

 其实相面的time也不需要赋值重载，会默认生成一个赋值重载

对于栈这样的类型，需要写赋值重载

#include"date.h"
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 st1;
	Stack st2;
	st2.Push(1);
	st2.Push(2);
	st1 = st2;

	return 0;
}

因为默认的赋值重载，会对内置类型，实行直拷贝，指针也属于内置类型，如果对指针直拷贝，会导致俩个指针指向同一块空间，在析构的时候会析构俩次，所以会报错

 对于MyQueue这样的类，可以不写赋值重载，因为如果栈的赋值重载写好了，MyQueue直接可以躺平

 对于拷贝构造和赋值重载一些类需要些，比如栈

一些类不需要写，如Date这样的类，默认完成直拷贝/浅拷贝，如mYqueue不需要写，默认会调用自定义类型Stack的拷贝和赋值