【C++】类的6个默认成员函数详解
作者：阿润菜菜
专栏：C++
目录
构造函数和析构函数
构造函数 - 自动调用
析构函数 - 自动调用
拷贝构造函数
运算符重载
取地址及const取地址操作符重载
思维导图：
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，在空类情况下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。
构造函数和析构函数
构造函数和析构函数负责类对象的初始化操作和清理操作
构造函数 - 自动调用
构造函数就是在创建类对象的时候，由编译器自动调用，为对象进行初始化的一个特殊成员函数。它的名称和类名相同，并且在对象的声明周期内只调用一次。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
定义： 函数名就是类名 默认构造函数的两种形式：无参, 有参（缺省）
Date();
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);
对构造函数如果自己给了缺省值，会用缺省值进行构造
特性
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.如果用户没有自己定义构造函数，那么编译器会自动生成一个无参的默认构造，若用户定义了，则编译器不再自动生成。
class Date
{
public:
// 1.无参构造函数
Date()
{}
// 2.带参构造函数
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void TestDate()
{
Date d1; // 调用无参构造函数
Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数
// 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
// 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
Date d3();
}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。
我们一般情况下不会让无参构造函数和全缺省构造函数同时存在 会存在歧义（编译器调用不能确定调用哪个）
问题1 不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数。但是看起来默认构造函数又没什么用？我们为什么要自己实现构造函数？
答：对象实例化必须调用构造函数，若自己写了构造函数，编译器就不会给写构造函数（如果自己写的有参构造函数，对象实例化化时必须传参，否则编译器无法调用到构造函数）
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。默认生成构造函数: 对内置类型成员不处理不给初始化（所以打印出来内置类型成员是随机值） 对自定义类型成员会去调用他的默认构造函数。在C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。
问题2 什么时候我们直接用默认生成构造函数呢？
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
系统默认的构造函数一般是直接用0填充这个对象所占用的内存。
如果你需要在这个对象一定义的时候就给它的某个变量赋值，或是给对象中的某个指针分配一段内存空间，或是别的什么特殊功能，你就需要用自己定义的构造函数了。
需要注意的是，如果你在构造函数里为某个指针分配了内存，你就一定得用自己写的析构函数把那段内存回收回来。否则，就会内存泄露了。
构造函数初始化方式
构造函数有两种初始化方式，一种是我们熟悉的赋值初始化；另一种是C++提供的初始化列表
赋值初始化
class Date
{
public:
Date(int year)
{
_year = year;
}
private:
int _year;
};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
初始化类表
规定：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
class Date
{
public:
Date(int year, int month, int day)
: _year(year)
, _month(month)
, _day(day)
{ }
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};注：
1. 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)
2.以下三类成员 必须在初始化列表 初始化
- const成员变量 const int x;
- 引用成员变量 int& _ref;
- 没有默认构造函数的自定类型成员
3.成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关
对初始化列表的建议：能在初始化列表初始化就在初始化列表初始化，同时注意顺序 初始化顺序是声明顺序
析构函数 - 自动调用
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。防止内存泄漏问题
定义： 析构函数名为 ~类名
~SeqList()
{
free(_pData ); // 释放堆上的空间
}
特性
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。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
问题1 那么何时会调用析构函数呢?
在类的成员变量的生命周期结束时，会自动调用析构函数 。
问题2 什么时候回来需要自己实现析构函数？
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。当类中需要申请资源时，我们需要自己动手写析构函数，如果不写，可能造成内存泄漏，野指针等问题。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。
关于编译器自动生成的析构函数，会帮助我们做什么？
下面的程序我们会看到，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
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（自己创造），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
拷贝构造函数
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？我们可以利用拷贝构造函数实现。
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。
//两种实现方式
Date d2(d1);
Date d3 = d1;特征：
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。
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// Date(const Date d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
{
Date(const Date& d) // 正确写法
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};相关问题
问题1 拷贝构造函数：为什么不能用传值传参？防止无穷递归问题（为什么会出现无穷递归）
在默认情况下，编译器会自动生成一个拷贝构造函数和赋值运算符，用户可以用delete来不生成。调用拷贝构造函数，先将实参传递给形参，这个传递又要调用拷贝函数，会导致不断循环直到调用栈满。
问题2 拷贝构造函数参数为什么加const ？
答：权限缩小，防止原对象数据被误操作修改；而且const对象和普通对象都能传入
默认的拷贝我们叫浅拷贝或者值拷贝，自己写的我们叫深拷贝构造函数（为了解决深浅拷贝问题：浅拷贝会造成数据冲突问题和二次析构问题）
拷贝有浅拷贝和深拷贝，系统默认生成的拷贝构造函数就是浅拷贝：按字节序来拷贝值。但有些情况是需要深拷贝的，这就需要我们来自己动手写拷贝构造，就比如类中有指针，我们如果用前拷贝会导致俩个对象的指针指向同一处地址，这是非常危险的行为，首先在析构的时候就会出现问题，一块空间被释放了两次，这会导致空指针的问题；其次，俩个对象同用一块地址，可能在不经意间动了不该动的对象。
问题3 什么情况下需要深拷贝构造？
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。
拷贝构造函数典型调用场景：
- 使用已存在对象创建新对象
- 函数参数类型为类类型对象
- 函数返回值类型为类类型对象
为了提高程序效率，一般对象传参时，尽量使用引用类型，返回时根据实际场景，能用引用尽量使用引用
class Date
{
public:
Date(int year, int minute, int day)
{
cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date Test(Date d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
int main()
{
Date d1(2022,1,13);
Test(d1);
return 0;
}
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 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
- 运算符重载只对自定义类型，内置类型的运算符含义不变；
- 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
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// bool operator==(Date* this, const Date& d2)
// 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象
bool operator==(const Date& d2)
{
return _year == d2._year;
&& _month == d2._month
&& _day == d2._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};注：对象赋值操作是作用于两个已经实例化好的对象
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
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
问题1 如何支持连续赋值？
因为 = 赋值运算符计算顺序从右往左，我们直接return *this; 出了作用域this还会存在，同时返回引用，减少拷贝函数调用。同时防止 自己给自己赋值问题 if(this != d) 来控制是否赋值。
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。那么下面的类呢？验证一下试试？
// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
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 s1;
s1.Push(1);
s1.Push(2);
s1.Push(3);
s1.Push(4);
Stack s2;
s2 = s1;
return 0;
} 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
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不用传递，编译器自动传递
注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this+1
//++d1
Date& Date::operator++()
{
*this += 1;
return *this;
}
//d1++
Date& Date::operator++(int)
{
Date tmp(*this);
*this += 1;
return tmp;
}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
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。
const 权限问题: 如果对const变量进行写入，编译器会报错，因为const变量属性只可读，可读可写属于权限放大。利用const只可读我们可以应用到成员函数上：
//const 修饰 *this
//this的类型变成 cosnt A*
class A
{
void Print() const //此处为语法规定，函数旁加const修饰 *this 记住就好
{
cout << _a << endl;
}
private:
int _a =10;
};注：
内部不改变成员变量的成员函数，最好加上const，这样const对象和普通对象都可以调用，但不会修改成员变量值
const 只适用于成员函数，因为此语法修饰*this指针，只有成员函数有默认this指针
成员函数如果声明和定义分离 都要加const
大伙可以做一个日期类的实现进行上述知识的练习巩固