【C++】类和对象（类的默认成员函数）

目录

一.构造函数

二.析构函数

三.拷贝构造函数

四.赋值运算符重载

五.取地址运算符重载

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默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数。一个类，我们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数。

一.构造函数

构造函数是特殊的成员函数，构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美的替代的了Init。

特点：

1.函数名与类名相同。

2. 没有返回值。

3. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。

4. 构造函数可以重载。

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，⼀旦用户显示定义编译器将不再生成。

class Date
{
public:
	// 1.⽆参构造函数
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	// 2.带参构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	// 3.全缺省构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

6. 无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认生成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在，不能同时存在。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调用时会存在歧义。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认⽣成那个叫默认构造，实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结⼀下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。

7. 我们不写，编译器默认⽣成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于⾃定义类型成员变量，要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始化。

typedef int STDataType;
class Stack
{
public :
	Stack(int n = 4)
	{
		cout << "Stack的构造" << endl;
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
private:
	STDataType * _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public :
	//编译器默认⽣成MyQueue的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

int main()
{
	MyQueue q1;
	return 0;
}

MyQueue中的pushst和popst是自定义类型成员变量，要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化。

二.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，比如局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，他就释放了，不需要我们管，C++规定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释放工作。析构函数的功能类比我们之前Stack实现的Destroy功能，而像Date没有Destroy，其实就是没有资源需要释放，所以严格说Date是不需要析构函数的。

特点：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。

2. 无参数无返回值。

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。

4. 对象⽣命周期结束时，系统会自动调用析构函数。

5. 跟构造函数类似，我们不写编译器⾃动⽣成的析构函数对内置类型成员不做处理，⾃定类型成员会调⽤他的析构函数。

6. 还需要注意的是我们显⽰写析构函数，对于⾃定义类型成员也会调⽤他的析构，也就是说⾃定义类型成员⽆论什么情况都会⾃动调⽤析构函数。

7. 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，如Date；如果默认⽣成的析构就可以⽤，也就不需要显示写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，⼀定要自己写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack。

typedef int STDataType;
class Stack
{
public :
	Stack(int n = 4)
	{
		cout << "Stack的构造" << endl;
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
	~Stack()
	{
		cout << "Stack的析构" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	STDataType * _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public :
	//编译器默认⽣成MyQueue的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};

int main()
{
	MyQueue q1;
	return 0;
}

8. ⼀个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。

三.拷贝构造函数

如果⼀个构造函数的第⼀个参数是自身类类型的引⽤，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数也叫做拷贝构造函数，也就是说拷贝构造是⼀个特殊的构造函数。

特点：

1. 拷贝构造函数是构造函数的⼀个重载。

2. 拷贝构造函数的第⼀个参数必须是类类型对象的引用，使用传值⽅式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调用。 拷贝构造函数也可以多个参数，但是第⼀个参数必须是类类型对象的引用，后⾯的参数必须有缺省值。

3. C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调⽤拷贝构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷贝构造完成。

4. 若未显式定义拷贝构造，编译器会⽣成自动生成拷贝构造函数。自动生成的拷贝构造对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷贝构造。

5. 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的拷贝构造就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现拷贝构造。像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器自动生成的拷贝构造完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是⾃定义类型Stack成员，编译器自动生成的拷贝构造会调用Stack的拷贝构造，也不需要我们显示实现MyQueue的拷贝构造。这⾥还有⼀个⼩技巧，如果⼀个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写拷贝构造，否则就不需要。

6. 传值返回会产⽣⼀个临时对象调用拷贝构造，传值引用返回，返回的是返回对象的别名(引用)，没有产⽣拷贝。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使⽤引用返回是有问题的，这时的引用相当于⼀个野引用，类似⼀个野指针⼀样。传引用返回可以减少拷贝，但是⼀定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能用引用返回。

四.赋值运算符重载

在看赋值运算符重载之前，我们首先要了解一下运算符的重载：

1.当运算符被用于类类型的对象时，C++语言允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定类类型对象使用运算符时，必须转换成调⽤对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。

2.运算符重载是具有特殊名字的函数，他的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

3.重载运算符函数的参数个数和该运算符作用的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数，⼆元运算符有两个参数，⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数，右侧运算对象传给第⼆个参数。

4.如果⼀个重载运算符函数是成员函数，则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算符重载作为成员函数时，参数⽐运算对象少⼀个。

5.运算符重载以后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。

// ==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d) const
{
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}

6.不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：比如如operator@。

7. .* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。

这里的 .* 运算符是用一个对象来调用类成员函数指针的运算符。

class A
{
public:
	void func()
	{
		cout << "func()" << endl;
	}
};

//将定义函数指针的符合重命名一下
typedef void(A::* PF)();

int main()
{
	PF pf = &A::func;
	A obj;
	(obj.*pf)();
	return 0;
}

8.重载操作符至少有⼀个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如： intoperator+(int x, int y)

9.⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义，比如Date类重载operator-就有意义，但是重载operator+就没有意义。

10.重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，⽆法很好的区分。C++规定，后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，方便区分。

// 前置++
Date& Date::operator++()
{
	return *this += 1;
}
// 后置++
Date Date::operator++(int)
{
	Date tmp = *this;
	*this += 1;
	return tmp;
}

11.重载<<和>>时，需要重载为全局函数，因为重载为成员函数，this指针默认抢占了第⼀个形参位置，第⼀个形参位置是左侧运算对象，调用时就变成了 对象<<cout，不符合使用习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对象。但是此时我们还需要将这两个重载函数成为Date类的友源函数，这样才可以访问类中的成员。

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日";
	return out;
}

istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}

赋值运算符的重载：

赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值，这⾥要注意跟拷贝构造区分，拷贝构造用于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。

特点：

1. 赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成const 当前类类型引⽤，否则会传值传参会有拷⻉

2. 有返回值，且建议写成当前类类型引⽤，引⽤返回可以提⾼效率，有返回值⽬的是为了⽀持连续赋值场景。

3. 没有显式实现时，编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载⾏为跟默认拷⻉构造函数类似，对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的赋值重载函数。

Date& operator=(const Date& d)
{
	// 不要检查⾃⼰给⾃⼰赋值的情况
	if (this != &d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	} 
	// d1 = d2表达式的返回对象应该为d1，也就是 * this
	return *this;
}

五.取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器⾃动⽣成的就可以够我们⽤了，不需要去显⽰实现。除⾮⼀些很特殊的场景，⽐如我们不想让别⼈取到当前类对象的地址，就可以自己实现⼀份，胡乱返回⼀个地址。

class Date
{
public :
	Date * operator&()
	{
		return this;
		// return nullptr;
	} 
	const Date* operator&()const
	{
		return this;
		// return nullptr;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // ⽉
	int _day; // ⽇
};