【C++】类和对象——拷贝构造函数、运算符重载、日期类实现、const成员、取地址操作符重载
目录
-
- 拷贝构造函数
- 运算符重载
- 日期类实现
- const成员
- 取地址及const取地址操作符重载
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。
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同类型对象的引用，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 = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(Date& d)//拷贝构造函数要加引用
{
cout << "Date(Date& d)" << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
void print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << endl;
}
private:
int _year = 1;
int _month;
int _day;
};
void func1(Date d2)
{
}
int main()
{
Date d1;
//以下两种写法都是拷贝构造
Date d2(d1);
func1(d2);
Date d3 = d1;
return 0;
}
C++中规定，传值和传参都要调用拷贝构造函数，C++中不能像C语言一样直接进行传递，自定义类型传值传参必须要调用拷贝构造函数。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
//构造函数进行初始化
Stack(size_t capacity = 3)
{
cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (_array == nullptr)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
//拷贝构造函数 ——深拷贝
Stack(Stack& s)
{
cout << "Stack(Stack& s)" << endl;
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * s._capacity);
if (_array == nullptr)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
memcpy(_array, s._array, sizeof(DataType) * s._size);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
void Push(int data)
{
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;
free(_array);
_array = nullptr;
_size = 0;
_capacity = 0;
}
private:
DataType* _array;
int _size;
int _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
Stack s2 = s1;//调用拷贝构造
//析构两次
return 0;
}
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。
内置类型：值拷贝
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//Date(const Date& d)//拷贝构造函数要加引用
//{
// cout << "Date(Date& d)" << endl;
// _year = d._year;
// _month = d._month;
// _day = d._day;
//}
void print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << endl;
}
private:
int _year = 1;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2 = d1;
return 0;
}
自定义类型：调用他的拷贝构造函数
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
//构造函数进行初始化
Stack(size_t capacity = 3)
{
cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (_array == nullptr)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
//拷贝构造函数 ——深拷贝
Stack(const Stack& s)
{
cout << "Stack(Stack& s)" << endl;
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * s._capacity);
if (_array == nullptr)
{
perror("malloc fail");
exit(-1);
}
memcpy(_array, s._array, sizeof(DataType) * s._size);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
void Push(int data)
{
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;
free(_array);
_array = nullptr;
_size = 0;
_capacity = 0;
}
private:
DataType* _array;
int _size;
int _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
Stack s2 = s1;//调用拷贝构造
//析构两次
return 0;
}
总结：Date不需要我们实现拷贝构造，默认生成就可以用
Stack需要我们自己实现深拷贝的拷贝构造，默认生成会出现问题
默认生成的构造和析构函数：
1、内置类型不做处理
2、自定义类型调用默认构造和析构函数
默认生成拷贝和赋值重载函数：
1、内置类型值拷贝 （浅拷贝）
2、自定义类型调用拷贝构造赋值重载函数
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)
注意：
1、不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
2、重载操作符必须有一个类类型的参数（自定义类型的参数）
3、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
4、作为类成员函数重载时，其形参看起来比操作数数目少1，是因为成员函数的第一个参数为隐藏的this
5、. * : : sizeof ?: . 以上5个运算符不能够发生重载。
6、不能改变操作符的操作数个数，一个操作符是几个操作数，那么重载的时候就有几个参数。
重载<运算符
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(Date& d)//拷贝构造函数要加引用
{
cout << "Date(Date& d)" << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
void print()
{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << endl;
}
//d1
//d1.operator<(d2)
bool operator<( const Date& d)
{
if (_year < d._year)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month < d._month)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
private:
int _year = 1;
int _month;
int _day;
};
//运算符重载
int main()
{
Date d1(2023, 7, 21);
Date d2(2022, 8, 21);
//d1 < d2;
cout << (d1 < d2) << endl;
cout << d1.operator<(d2) << endl;
}
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;
}
//d1
//d1.operator<(d2)
bool operator<( const Date& d)
{
if (_year < d._year)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month < d._month)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool operator==(const Date& d)
{
return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
}
//d1<=d2
//this就是d1的地址
bool operator<=(const Date& d)
{
return *this < d || *this == d;
}
bool operator>=(const Date& d)
{
return !(*this < d);
}
bool operator>(const Date& d)
{
return !(*this <= d);
}
bool operator!=(const Date& d)
{
return !(*this == d);
}
int GetMonthDay(int year, int month)
{
int monthArray[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
//如果是2月才去判断闰年
if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))
{
return 29;
}
return monthArray[month];
}
//出了作用域对象还在可以用引用返回
Date& operator+=(int day)
{
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
//月进位
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
_month++;
//月满了
if (_month == 13)
{
_year++;
_month = 1;
}
}
return *this;
}
//出了作用域对象不在了，不能用引用返回
Date operator+(int day)
{
Date tmp(*this);
tmp += day;
return tmp;
//while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month))
//{
// //月进位
// tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
// tmp._month++;
// //月满了
// if (tmp._month == 13)
// {
// tmp._year++;
// tmp._month = 1;
// }
//}
}
private:
int _year = 1;
int _month;
int _day;
};
//运算符重载
int main()
{
Date d1(2023, 7, 21);
Date d2(2022, 8, 21);
//d1 < d2;
cout << (d1 < d2) << endl;
cout << d1.operator<(d2) << endl;
cout << (d1 == d2) << endl;
//Date ret = d1 += 100;//拷贝构造，返回值
//ret.print();
//d1.print();
Date ret = d1 + 100;
ret.print();
d1.print();
return 0;
}
日期类实现
日期类实现采用声明和定义分离的方式
Date.h文件中存放声明
Date.cpp中存放成员函数的实现
在日期类中如果使用全缺省参数的形式提供构造函数，那么在Date.h中给全缺省参数，Date.cpp中不给
认清拷贝构造和赋值的区别：
拷贝构造：一个已经存在的对象去初始化另一个要创建的对象。
int main()
{
Date d1(2023, 7, 31);
Date d2(d1);
return 0;
}
赋值：两个已经存在的对象进行拷贝
int main()
{
Date d1(2023, 7, 31);
Date d2(2023, 4, 2);
d1 = d2;
return 0;
}
运算符重载，前置++和后置++
前置++：
//++d1 -> d1.operator++()
Date operator++()
{
}
后置++：
//d1++ -> d1.operator++(0)
Date operator++(int)
{
}
1、前置++运算符重载和后置++运算符重载构成了函数重载
2、为了区分前置++和后置++，在后置++中加一个int参数进行占位
3、前置++和后置++两者本质，后置++调用，编译器进行特殊处理
日期类实现：
Date.h文件：
#pragma once
#include Date.cpp文件：
#include "Date.h"
//构造函数要对日期进行相应的检查，避免有不存在的时间
Date::Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
//检查日期是否合法
if (month < 1 || month>12
|| day<1 || day>GetMonthDay(year, month))
{
cout << "非法日期" << endl;
//exit(-1);
}
}
void Date::Print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
int Date:: GetMonthDay(int year, int month)
{
//加static，因为该函数避免不了重复调用，减少开销
static int monthArray[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
//如果是2月才去判断闰年
if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0))
{
return 29;
}
return monthArray[month];
}
Date& Date:: operator=(const Date& d)
{
if (this != &d)
{
this->_year = d._year;
this->_month = d._month;
this->_day = d._day;
}
return *this;//this出了作用域还在，所以用引用返回
}
bool Date:: operator<(const Date& d)
{
if (_year < d._year)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month < d._month)
{
return true;
}
else if (_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
bool Date::operator==(const Date& d)
{
return _year == d._year && _month == d._month && _day == d._day;
}
//d1<=d2
//this就是d1的地址
bool Date:: operator<=(const Date& d)
{
return *this < d || *this == d;
}
bool Date:: operator>=(const Date& d)
{
return !(*this < d);
}
bool Date:: operator>(const Date& d)
{
return !(*this <= d);
}
bool Date:: operator!=(const Date& d)
{
return !(*this == d);
}
//1、
//出了作用域对象还在可以用引用返回
Date& Date:: operator+=(int day)//自己改变
{
if (day < 0)
{
return *this -= (-day);
}
_day += day;
while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
{
//月进位
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
_month++;
//月满了
if (_month == 13)
{
_year++;
_month = 1;
}
}
return *this;
}
//出了作用域对象不在了，不能用引用返回
Date Date:: operator+(int day)//自己不改变
{
Date tmp(*this);//拷贝构造
tmp += day;
return tmp;
//while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month))
//{
// //月进位
// tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
// tmp._month++;
// //月满了
// if (tmp._month == 13)
// {
// tmp._year++;
// tmp._month = 1;
// }
//}
}
//2、效率上不好
//出了作用域对象还在可以用引用返回
//Date& Date:: operator+=(int day)//自己改变
//{
// *this = *this + day;
//
// return *this;
//}
//
出了作用域对象不在了，不能用引用返回
//Date Date:: operator+(int day)//自己不改变
//{
// Date tmp(*this);//拷贝构造
// tmp._day += day;
// //return tmp;
// while (tmp._day > GetMonthDay(tmp._year, tmp._month))
// {
// //月进位
// tmp._day -= GetMonthDay(tmp._year, tmp._month);
// tmp._month++;
//
// //月满了
// if (tmp._month == 13)
// {
// tmp._year++;
// tmp._month = 1;
// }
// }
// return tmp;
//
//}
//出了作用域对象还在可以用引用返回
Date& Date:: operator-=(int day)//无拷贝
{
if (day < 0)
{
return *this += (-day);
}
_day -= day;
while (_day <= 0)
{
_month--;
if (_month == 0)
{
_year--;
_month = 12;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
}
//出了作用域对象不在了，不能用引用返回
Date Date:: operator-(int day)
{
Date tmp(*this);
tmp -= day;
return tmp;
}
//++d1 -> d1.operator++()
Date& Date:: operator++()
{
*this += 1;
return *this;
}
//d1++ -> d1.operator++(0)
Date Date:: operator++(int)
{
Date tmp(*this);
*this += 1;
return tmp;
}
Date& Date:: operator--()
{
*this -= 1;
return *this;
}
Date Date:: operator--(int)
{
Date tmp(*this);
*this -= 1;
return tmp;
}
//计算两个日期之间差多少天
//d1 - d2
int Date:: operator-(const Date& d)
{
Date max = *this;
Date min = d; //假设
int flag = 1;
if (*this < d)
{
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
int n = 0;
while (min != max)
{
min++;
n++;
}
return n * flag;
}
test.cpp文件：
#include "Date.h"
void TestDate1()
{
Date d1(2023, 8, 1);
Date d2;
d1.Print();
d2.Print();
Date d3(2023, 2, 29);
d3.Print();
}
void TestDate2()
{
Date d1(2023, 8, 6);
Date d2(2023, 8, 13);
Date d3(2023, 8, 13);
//d1 = d2 = d3;
d1 += 100;
d1.Print();
//拷贝构造
Date ret = d2 + 200;//也是拷贝构造
ret.Print();
//赋值
/*Date ret;
ret = d2 + 100;*/
//Date ret1 = d1;//虽然有赋值，但其实是拷贝构造
//Date ret(d2 + 100);
}
void TestDate3()
{
Date d1(2023, 4, 3);
Date ret = d1 + 100;
ret.Print();
}
void TestDate4()
{
Date d1(2023, 7, 27);
d1 -= 2000;
d1.Print();
Date d2(2023, 7, 27);
d2 += -200;
d2.Print();
Date d3(2023, 7, 27);
d3 -= -200;
d3.Print();
}
//int main()
//{
//
// Date d1(2023, 7, 31);
// Date d2(2023, 4, 2);
// d1 = d2;
// return 0;
//}
void TestDate5()
{
Date d1(2023, 7, 27);
//Date ret1 = d1++; //后置++返回++之前的值，之后自己变成++之后的值
Date ret1 = d1.operator++(0);
ret1.Print();
d1.Print();
//Date ret2 = ++d1;
Date ret2 = d1.operator++();
ret2.Print();//前置++返回++之后的值，自己也是++之后的值
d1.Print();
}
void TestDate6()
{
Date d1(2023, 7, 27);
Date d3(2023, 10, 1);
cout << d3 - d1 << endl;
}
int main()
{
//TestDate1();
//TestDate2();
//TestDate3();
TestDate6();
return 0;
}
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。
修改：
void TestDate7()
{
// 权限平移
const Date d1(2023, 8, 2);
d1.Print();
//权限缩小
Date d2(2023, 4, 2);
d2.Print();
}
void Date::Print() const
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
- const对象可以调用非const成员函数吗？不能
- 非const对象可以调用const成员函数吗？可以
- const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？不能
- 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？可以
两个函数构成函数重载，一个函数只读，另一个函数只写（或读）
#include 哪些成员函数加const最好？
只读函数可以加const，内部不涉及修改成员的（本身不被修改的）都可以加const
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(int year=1,int month = 1,int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//取地址&重载有两个版本
Date* operator&()
{
return this;
}
const Date* operator&() const
{
return this;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2023, 2, 3);
cout << &d1 << endl;
return 0;
}
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，比如不想让别人获取到指定的内容！
1、普通对象和const修饰的对象都不想让别人获取到地址
Date* operator&()
{
return nullptr;
}
const Date* operator&() const
{
return nullptr;
}
2、普通对象可以获取到地址，const修饰的对象不想让别人获取到地址
Date* operator&()
{
return this;
}
const Date* operator&() const
{
return nullptr;
}