类和对象（中）
目录
(八)类的6个默认成员函数
(九)构造函数
1、概念
2、特征
(十)析构函数
1、概念
2、特性
(十一)拷贝构造函数
1、概念
2、实践
1)函数传参的参数设为引用
2)使用拷贝构造函数
3、特征
(十二)赋值运算符重载
1、 运算符重载
2、 赋值运算符重载
3、 前置++和后置++重载
(八)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{};
(九)构造函数
1、概念
在写代码的时候，我们经常会忘记初始化，比如日期类没有初始化，是随机值而调用栈的时候，经常直接使用，这样可能会让程序崩溃，在最后也可能会忘记释放，导致内存泄漏，为了避免这样的问题，构造函数就是一良方。
//一般的初始化 class Date { void Init(int year, int month, int day) { _year = year; _month = month; _day = day; } int _year; int _month; int _day; };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、特征
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。 （void也没有！！！）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。class Date { public: Date() //无参构造 { _year = 1970; _month = 1; _day = 1; cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } Date(int year, int month, int day) //有参构造 { _year = year; _month = month; _day = day; cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1; Date d2(2023,7,23); return 0; }
可以发现在创建对象的时候就在调用构造函数了
值得注意的是Date d1();这种调用无参构造是错误的
编译器无法分辨是函数声明(以返回值为Date的d1函数)还是定义对象（d1）
无参构造和有参构造也可以通过全缺省进行合并
class Date { public: Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) //全缺省 { _year = year; _month = month; _day = day; cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1; Date d2(2023,7,23); return 0; }当我们写栈的时候，按原来的写法需要很多次扩容，原地扩容的代价小，但是异地扩容的代价就很大，需要开辟新的空间还要拷贝原来的数值，并且就算自己知道需要多少空间，原来的代码也无法控制，只能等capcity==size的时候扩容。
typedef int DataType; class Stack { public: void Init() { _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 3); if (NULL == _array) { perror("malloc申请空间失败!!!"); return; } _capacity = 3; _size = 0; } void Push(DataType data) { CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } void Pop() { if (Empty()) return; _size--; } DataType Top() { return _array[_size - 1]; } int Empty() { return 0 == _size; } int Size() { return _size; } void Destroy() { if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType)); if (temp == NULL) { perror("realloc申请空间失败!!!"); return; } if (temp == _array) { cout << _capacity << "原地扩容" << endl; } else { cout << _capacity << "异地扩容" << endl; } _array = temp; _capacity = newcapacity; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; int main() { Stack s; s.Init(); for (size_t i = 0; i < 1000; i++) { s.Push(1); } s.Destroy(); return 0; }
而用构造函数可以完美的解决这一问题，在构造函数传参时我们可以传入所需要的空间，这样后面就避免了异地扩容带来的麻烦
typedef int DataType; class Stack { public: Stack(size_t n = 4) { if (n == 0) { _array = nullptr; _capacity = _size = 0; } else { cout << "构造函数创建" << n << "块空间" << endl; _array = (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (_array == nullptr) { perror("malloc fail"); exit(-1); } _capacity = n; _size = 0; } } void Push(DataType data) { CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } void Pop() { if (Empty()) return; _size--; } DataType Top() { return _array[_size - 1]; } int Empty() { return 0 == _size; } int Size() { return _size; } void Destroy() { if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType)); if (temp == NULL) { perror("realloc申请空间失败!!!"); return; } if (temp == _array) { cout << _capacity << "原地扩容" << endl; } else { cout << _capacity << "异地扩容" << endl; } _array = temp; _capacity = newcapacity; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; int main() { Stack s(1000); for (size_t i = 0; i < 1000; i++) { s.Push(1); } s.Destroy(); return 0; }
5. 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。
class Date { public: /*Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; }*/ //编译器会自动参生一个无参构造，不过初始化是个随机值 private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1; //Date d2(2023,7,23); return 0; }规则：1、写了构造(无论无参还是有参)就不会再自动生成
2、内置(基本)类型成员不会处理
3、自定义类型才会处理，回去调用这个成员的构造 ↓
6. 关于编译器生成的默认成员函数，很多童鞋会有疑惑：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？d 对象调用了编译器生成的默认构造函数，但是 d1 对象 _year/_month/_day ，依旧是随机值。也就说在这里 编译器生成的默认构造函数并没有什么用？？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，看看下面的程序，就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员 _t 调用的它的默认成员函数。class Time { public: Time() { cout << "Time()" << endl; _hour = 0; _minute = 0; _second = 0; } private: int _hour; int _minute; int _second; }; class Date { private: // 基本类型(内置类型) //就是常见的类型，语言自带的类型 int _year; int _month; int _day; // 自定义类型 Time _t; }; int main() { Date d; return 0; }
在两个栈实现队列的代码也可以发现自动生成的Queue构造调用了Stack的构造函数
typedef int DataType; class Stack { public: Stack(size_t n = 4) { cout << "构造Stack()" << endl; if (n == 0) { _array = nullptr; _capacity = _size = 0; } else { _array = (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (_array == nullptr) { perror("malloc fail"); exit(-1); } _capacity = n; _size = 0; } } void Push(DataType data) { CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } void Pop() { if (Empty()) return; _size--; } DataType Top() { return _array[_size - 1]; } int Empty() { return 0 == _size; } int Size() { return _size; } void Destroy() { if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType)); if (temp == NULL) { perror("realloc申请空间失败!!!"); return; } if (temp == _array) { cout << _capacity << "原地扩容" << endl; } else { cout << _capacity << "异地扩容" << endl; } _array = temp; _capacity = newcapacity; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; class Queue { private: Stack _push; Stack _pop; }; int main() { Queue q; return 0; }
一般情况下都需要自己写构造函数，只有在全部是自定义类型的时候可以考虑不写
但是自定义类型自己要有自己的构造函数
7. 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。
(十)析构函数
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 。和构造函数作用完全相反2、特性
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。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。5. 关于编译器自动生成的析构函数，是否会完成一些事情呢？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。
typedef int DataType; class Stack { public: Stack(size_t n = 4) { cout << "构造Stack()" << endl; if (n == 0) { _array = nullptr; _capacity = _size = 0; } else { _array = (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (_array == nullptr) { perror("malloc fail"); exit(-1); } _capacity = n; _size = 0; } } ~Stack() { cout << "析构~Stack()" << endl; if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } void Push(DataType data) { CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } void Pop() { if (Empty()) return; _size--; } DataType Top() { return _array[_size - 1]; } int Empty() { return 0 == _size; } int Size() { return _size; } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType)); if (temp == NULL) { perror("realloc申请空间失败!!!"); return; } if (temp == _array) { cout << _capacity << "原地扩容" << endl; } else { cout << _capacity << "异地扩容" << endl; } _array = temp; _capacity = newcapacity; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; class Queue { private: Stack _push; Stack _pop; }; int main() { Queue q; return 0; }
调用顺序：1、_push调用的构造
2、_pop调用的构造
3、_pop调用的析构
4、_push调用的析构
6. 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。
规则：1、内置类型成员不会处理2、自定义类型成员会调用这个成员的析构函数规则和构造类似
(十一)拷贝构造函数
1、概念
生活中有双胞胎，那么我们能不能弄一个一模一样的对象呢？？？
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 。2、实践
思考一下，这里的形参d算不算d1的拷贝呢？？？
class Date { public: Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << year << "-" << month << "-" << day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; void func(Date d) { //... } int main() { Date d1; func(d1); return 0; }
由图可知，d是d1的拷贝，但是下面的代码呢？
typedef int DataType; class Stack { public: Stack(size_t n = 4) { if (n == 0) { _array = nullptr; _capacity = _size = 0; } else { _array = (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (_array == nullptr) { perror("malloc fail"); exit(-1); } _capacity = n; _size = 0; } } ~Stack() { if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } void Push(DataType data) { CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } void Pop() { if (Empty()) return; _size--; } DataType Top() { return _array[_size - 1]; } int Empty() { return 0 == _size; } int Size() { return _size; } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType)); if (temp == NULL) { perror("realloc申请空间失败!!!"); return; } _array = temp; _capacity = newcapacity; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; #includeusing namespace std; class Date { public: Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << year << "-" << month << "-" << day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; void func1(Date d) { //... } void func2(Stack s) { //... } int main() { Date d1; func1(d1); Stack s1; func2(s1); return 0; } 它会崩掉
为什么呢？？？我们通过调试可以看出，同一个栈调用了两次析构函数，两次free
这就是浅拷贝问题，拷贝的_array是同一个地址，同一个内容，同一个位置被free两次
那如何解决这问题呢？？？
1)函数传参的参数设为引用
void func1(Date d) { //... } void func2(Stack& s) { //... } int main() { Date d1; func1(d1); Stack s1; func2(s1); return 0; }这个方案确实可以解决问题，这等同于s和s1是完全绑定的一个对象，一个对象对析构的调用只有一次，也就是出func2的那次析构消失了，但是改变了s，s1跟着改变。
2)使用拷贝构造函数
这个代码为什么是错的呢？？？
Stack s1(s2); //该语句的作用是s1是s2的拷贝
而解决这一问题就需要引用，引用只是一个别名，不需要拷贝，自然就不会调用拷贝构造函数，这也叫做深拷贝
//深拷贝 Stack(const Stack& s) { _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * s._capacity); if (_array == nullptr) { perror("malloc fail"); exit(-1); } _capacity = s._capacity; _size = s._size; memcmp(_array, s._array, sizeof(DataType) * s._size); }typedef int DataType; class Stack { public: Stack(Stack& s) { _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * s._capacity); if (_array == nullptr) { perror("malloc fail"); exit(-1); } _capacity = s._capacity; _size = s._size; memcmp(_array, s._array, sizeof(DataType) * s._size); } Stack(size_t n = 4) { if (n == 0) { _array = nullptr; _capacity = _size = 0; } else { _array = (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (_array == nullptr) { perror("malloc fail"); exit(-1); } _capacity = n; _size = 0; } } ~Stack() { if (_array) { free(_array); _array = NULL; _capacity = 0; _size = 0; } } void Push(DataType data) { CheckCapacity(); _array[_size] = data; _size++; } void Pop() { if (Empty()) return; _size--; } DataType Top() { return _array[_size - 1]; } int Empty() { return 0 == _size; } int Size() { return _size; } private: void CheckCapacity() { if (_size == _capacity) { int newcapacity = _capacity * 2; DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity *sizeof(DataType)); if (temp == NULL) { perror("realloc申请空间失败!!!"); return; } _array = temp; _capacity = newcapacity; } } private: DataType* _array; int _capacity; int _size; }; #includeusing namespace std; class Date { public: Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << year << "-" << month << "-" << day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; void func1(Date d) { //... } void func2(Stack fs) { fs.Push(1); fs.Push(2); } int main() { Date d1; func1(d1); Stack s1; func2(s1); return 0; }
_array的拷贝指向变了
3、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。
(十二)赋值运算符重载
1、 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 ，因为成员函数的第一个参数为 隐藏的this5、 .* :: 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。class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } bool operator==(const Date& d2) { return _year == d2._year && _month == d2._month && _day == d2._day; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1(2018, 9, 26); Date d2(2018, 9, 27); cout << (d1 == d2) << endl; return 0; }
2、 赋值运算符重载
1. 赋值运算符重载格式1、参数类型： const T& ，传递引用可以提高传参效率2、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3、检测是否自己给自己赋值4、返回 *this ：要复合连续赋值的含义class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } Date(const Date& d) { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } Date& operator=(const Date& d) { if (this != &d) { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } return *this; } private: int _year; int _month; int _day; };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; }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。class Time { public: Time() { _hour = 1; _minute = 1; _second = 1; } Time& operator=(const Time& t) { if (this != &t) { _hour = t._hour; _minute = t._minute; _second = t._second; } return *this; } 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 d1; Date d2; d1 = d2; return 0; }3、 前置++和后置++重载
class Date { public: Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } // 前置++：返回+1之后的结果 // 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率 Date& operator++() { _day += 1; return *this; } // 后置++： // 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 // 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用 Date operator++(int) { Date temp(*this); _day += 1; return temp; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d; Date d1(2022, 1, 13); d = d1++; // d: 2022,1,13 d1:2022,1,14 d = ++d1; // d: 2022,1,15 d1:2022,1,15 return 0; }
