【C++初阶】3. 类和对象_2
1. 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。
class Date {};
构造函数引出：因为在创建项目的过程中，总是忘记初始化对象，直接开始调用插入等接口（在C语言当中报错），而C++大佬就决定写个默认构造函数可以自动调用初始化，不再需要手动初始化
2. 构造函数
2.1 概念
对于以下Date类：
对于Date类，可以通过 Init 公有方法给对象设置日期，但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息，未免有点麻烦，那能否在对象创建时，就将信息设置进去呢？
构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，以保证每个数据成员都有一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次。
2.2 特性
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：
- 函数名与类名相同。
- 无返回值。
- 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
- 构造函数可以重载（提供多个构造函数也就是多种初始化方法）。
- 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。
- 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。
注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数
// 注意：如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明
// 以上代码的函数：声明了d4函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
// warning C4930: “Date d4(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
既然使用默认构造函数得到的对象值为随机值，那还有什么意义呢？
解答：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数据类型，如：int/char…，自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型，C++ 对于内置类型的成员变量不做处理(赋随机值)，而对于自定类型成员变量，编译器会调用它的默认成员函数。
这种默认构造函数只是初始化了自定义类型的成员，对于内置类型不做处理，那是不是只要出现内置类型就需要我们自己写构造函数呢？
注意：C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁（优化），即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。
3. 析构函数
3.1 概念
通过前面构造函数的学习，我们知道一个对象是怎么来的，那一个对象又是怎么没呢的？
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。
而是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。
3.2 特性
析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：
- 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
- 无参数无返回值类型。
- 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。注意：析构函数不能重载
- 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数
对象的生命周期什么时候结束？ 出了其作用域
局部变量出了函数栈帧就销毁
全局变量(处于静态区，存在于程序的整个运行过程中） 当main函数结束才销毁
malloc创建的对象需要手动释放- 编译器生成的默认析构函数，对自定类型成员调用它的析构函数。
- 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，比如Date类；有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏，比如Stack类。（有资源空间的释放也不一定要写析构函数，例如：MyQueue类）
那么该什么时候自己写构造函数/析构函数呢？
// 面向需求：编译器默认生成就可以满足，就不用自己写，不满足就需要自己写
// Date Stack的构造函数需要自己写
// MyQueue构造函数就不需要自己写，默认生成就可以用
// Stack的析构函数，需要我们自己写
// MyQueue Date就不需要自己写析构函数，默认生成就可以用
对于MyQueue来说系统提供的默认构造函数和默认析构函数就已经够用了
（因为MyQueue类当中的两个自定义成员变量【Stack】会自动调用他们的构造函数和析构函数）
class Time
{
public:
~Time()
{
cout << "~Time()" << endl;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
// 基本类型(内置类型)
int _year = 1970;
int _month = 1;
int _day = 1;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
// 程序运行结束后输出：~Time()
// 在main方法中根本没有直接创建Time类的对象，为什么最后会调用Time类的析构函数？
// 因为：main方法中创建了Date对象d，而d中包含4个成员变量，其中_year, _month, _day三个是 内置类型成员，销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；
// 而_t是Time类对象，所以在d销毁时，要将其内部包含的Time类的_t对象销毁，所以要调用Time类的析构函数。
// 但是：main函数中不能直接调用Time类的析构函数，实际要释放的是Date类对象，
// 所以编译器会调用Date类的析构函数，而Date没有显式提供，则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数，目的是在其内部调用Time类的析构函数，即当Date对象销毁时，要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁
// main函数中并没有直接调用Time类析构函数，而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数
// 注意：创建哪个类的对象则调用该类的析构函数，销毁那个类的对象则调用该类的析构函数
有效的括号，也就是括号匹配问题
C++的实现方式明显简单许多，不用再去在意。什么地方需要释放空间，编译器会自动调用析构函数
4. 拷贝构造函数
4.1 概念
在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎
那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？
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。
4.2 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。
为什么拷贝构造函数的形参要一定要用引用？
所以，编译器为防止出现无穷递归的情况就会在这强制检查：参数是否是引用类型 不是就直接报错（如下所示）：
拷贝构造函数是自定义类型所特有的，内置类型也可以进行拷贝（但是编译器对其知根知底，简简单单的浅拷贝就可以了），但是对于自定义类型来说，编译器不了解该如何拷贝（比如链表、二叉树进行拷贝，只是单纯的浅拷贝可行吗？ 浅拷贝只是让不同的对象指向同一块空间 不符合用户需求，这时候就需要用到深拷贝）
拷贝构造函数参数建议+const 修饰
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。
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。
那么既然编译器存在默认的拷贝构造函数，还需要我们进行显示定义嘛？
答案很明显是的，像Date这种使用编译器默认构造函数即可，那么像队列，栈这种需要开辟字节空间的呢？
Stack深拷贝的实现如下
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。
析构函数与拷贝构造的联系：
5. 运算符重载
运算符重载的作用是为了让自定义类型对象也能使用运算符
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。这个经常在笔试选择题中出现。
( . * )基本没有使用场景
5.1 == 运算符重载
要想在类外面访问类里的私有成员，可以采用友元的方式（后续博客会详细描述）
C++通常采用的方式是定义在类里，而Java通常是创建一个接口获取类中私有成员（仅作了解）
但是将运算符重载定义在类里面又会遇到问题
5.2 > / >=运算符重载
5.3 += 运算符 / + 运算符
5.4 - 运算符重载
5.5 前置++，后置++(–)
该部分内容在 4. Date类的实现：详见接口16,17,18,19
6. 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
赋值重载为什么要用引用返回？
因为我们平时的赋值过程中经常出现int i = j = 7 ;这种连续赋值的情况，如果不带返回值那么就无法实现连续赋值
从严谨的角度来说，返回值一般都是左操作数，也就是成员函数中的*this
返回值还是采用引用返回：对于传值来说，不管是函数传参还是函数返回都是1次拷贝，需要调用拷贝构造函数
所以在能使用引用的情况下推荐使用引用 这里d1(*this)出了函数栈帧还在，可以使用引用返回
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
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 赋值运算符重载成全局函数，注意重载成全局函数时没有this指针了，需要给两个参数
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{
if (&left != &right)
{
left._year = right._year;
left._month = right._month;
left._day = right._day;
}
return left;
}
// 编译失败：
// error C2801: “operator =”必须是非静态成员
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。
3. 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。
既然编译器生成的默认赋值运算符重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了，还需要自己实现吗？
当然像日期类这样的类是没必要的（编译器默认生成的构造函数值拷贝就够用了）
那么Stack类的赋值重载该如何定义呢？
那仅仅是这样就足够嘛？我们来看st1 = st1;的情况
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
总结：
（构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值重载）若不自己定义，那么类就会默认生成。 在很多情况下，类默认生成的就够用：
- 对于构造函数来说，虽然编译器对于内置类型不做处理，但是C++11打补丁之后可以采用默认值的方式初始化对象 (要注意一点：因为没有自定义构造函数，无法给默认构造函数传参，所以初始化对象只能是默认值)
- 对于析构函数只要没有资源（空间、文件等）的申请，也就不需要释放/关闭
- 对于拷贝构造和赋值重载 编译器会对内置类型进行处理 进行逐字节的浅拷贝 那么只要不需要深拷贝，默认生成的就可满足 深拷贝的使用场景：资源的申请
从类的角度分析：
- Date类 因为初始化日期需要不同，所以单纯的带默认值的默认构造函数不满足条件 需要实现构造函数 不需要实现析构、拷贝构造、赋值重载
- Stack类 因为int* _a 空间的开辟 而开辟空间的大小需要自己传参，所以单纯的默认缺省值构造函数不满足条件 需要实现构造函数、析构、拷贝构造、赋值重载
- MyQueue类 用两个栈实现队列 因为自定义类型会调用各自的构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值重载
所以对于MyQueue来说，都是不需要实现的（可以说MyQueue是站在巨人的肩膀上看世界）
7. 流提取 流插入
流提取：cin 例如从控制台提取到项目中
流插入：cout 例如从项目中插入到控制台
既然对于内置类型可以自动识别，那对于Date类（自定义类型）呢？
那么Date类怎么实现流插入/流提取呢？
但是最关键的问题我们还没有实现，如何在类外访问私有成员？
可以采用Get、Set的方法（Java通常这样使用）但是C++通常使用其所特有的友元函数来解决
8. 友元
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
8.1 友元函数
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（可以在任意位置声明），声明时需要加friend关键字。
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
// ....
}
9. 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。
但是通常我们定义变量并不会将其定义成const变量，但是函数传参的情况下很容易出现const
凡是内部不改变成员变量，其实也就是*this对象数据的，这些成员函数都应该加const
10. 取地址及const取地址操作符重载
这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。
class Date
{
public:
Date* operator&()
{
return this;
}
const Date* operator&()const
{
return this;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
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，比如想让别人获取到指定的内容！
特殊情况：要求类对象不让取地址
Date* operator&()
{
return nullptr;
}
const Date* operator&()const
{
return nullptr;
}
那么别人永远取不到地址（实际当中基本遇不到！！！）