1.类的默认成员函数
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
一个类在什么都不写的情况下编译器会默认生成6个默认成员函数。6个中最重要的是前4个，后两个相对不重要，了解即可。C++11之后还增加了两个默认成员函数：移动构造和移动赋值。
学习默认成员函数要从两个方面学习：
- 我们不写时，编译器默认生成的函数行为是什么，是否满足我们的需求
- 编译器默认生成的函数不满足我们的需求时，我们如何自己实现
2.构造函数
构造函数是特殊的成员函数。构造函数的作用是在对象实例化时初始化对象。
构造函数的特点
- 函数名与类名相同
- 无返回值（不需要写void）
- 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数
- 构造函数可以重载
- 如果类中没有显式定义构造函数，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。
- 无参构造函数、全缺省构造函数、用户不写时编译器自动生成的构造函数，都是默认构造函数 （不传实参就可以调用的构造函数）。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。
- 用户不写时编译器自动生成的构造，对内置类型的成员变量的初始化没有要求，也就是说是否初始化是由编译器决定的。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。如果这个自定义类型成员变量没有默认构造就会报错，要初始化这个成员变量需要用初始化列表才能解决。
说明：C++把类型分为内置类型（基本类型）和自定义类型，内值类型就是语言提供的原生数据类型：int/char/double/指针等，自定义类型就是使用class/struct等关键字自己定义的类型。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:
// 无参构造函数
Date(){
_year = 1;
_month = 1;
_day = 1;
}
// 带参构造函数
Date(int year, int month, int day) {
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// 全缺省构造函数
// 无参构造函数和全缺省构造函数不能同时存在，构成函数重载但存在调用歧义
//Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) {
// _year = year;
// _month = month;
// _day = day;
//}
void Print() {
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main() {
// 如果只留下有参构造函数，无参构造和全缺省构造都注释掉，运行程序会报错
// "Date": 没有合适的默认构造函数可用
Date d1; // 调用默认构造
Date d2(2026, 1, 15); // 调用带参的构造函数\
// 通过无参构造函数创建对象时对象后面不用跟括号
// 否则编译器无法区分这里是函数声明还是实例化对象
Date d3();
d1.Print();
d2.Print();
return 0;
}
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack {
public:
Stack(int n = 4) {
_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
if (nullptr == _a) {
perror("malloc fail!");
return;
}
_capacity = n;
_top = 0;
}
// ...
private:
STDataType* _a;
size_t _capacity;
size_t _top;
};
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 mq;
return 0;
}总结：大部分情况下编译器生成的构造函数都不能满足需求，极少数情况（如上面代码的MyQueue可以满足），大部分情况都需要自己实现构造函数（应写尽写）
3.析构函数
析构函数与构造函数功能相反。 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。析构函数的功能类似于之前Stack代码中的Destroy功能，而之前写的Date类没有Destroy，是因为没有资源需要释放，严格来说Date类不需要析构函数。（有资源申请的类需要析构函数）
析构函数的特点
- 析构函数名是类名前加上字符~
- 无参数无返回值（和构造函数类似，也不需要加void）
- 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
- 对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数
- 跟构造函数类似，编译器自动生成的析构函数对内置成员不做处理，自定义成员会调用他的析构函数
- 当我们显式写析构函数，对于自定义类型也会调用他的析构。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
- 如果类中没有资源申请，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函数就可以用，也不需要显式写析构，如MyQueue；但有资源申请时，一定要自己写析构，否则会造成资源泄露，如Stack
- 一个局部域的多个对象 ，C++规定后定义的先析构
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack {
public:
Stack(int n = 4) {
_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
if (nullptr == _a) {
perror("malloc fail!");
return;
}
_capacity = n;
_top = 0;
}
~Stack(){
cout << "~Stack()" << endl;
free(_a);
_a = nullptr;
_top = _capacity = 0;
}
private:
STDataType* _a;
size_t _capacity;
size_t _top;
};
class MyQueue {
public:
// 编译器默认生成MyQueue的析构函数调用了Stack的析构，释放Stack内部的资源
// 显式写析构也会自动调用Stack的析构
// MyQueue(){}
private:
Stack pushst;
Stack popst;
};
int main() {
Stack st;
MyQueue mq;
return 0;
}
4.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 ，则此构造函数也叫拷贝构造函数。拷贝构造函数是特殊的构造函数。
拷贝构造的特点
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载
- 拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用（引用传参），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有多个参数，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。
- C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造完成。
- 若未显式定义拷贝构造，编译器会自动生成拷贝构造函数。自动生成的拷贝构造对内值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它的拷贝构造。
- 如果一个类显式实现了析构并释放资源，那么这个类就需要写拷贝构造，否则就不需要。
- 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，那么使用引用返回就相当于野引用，类似于野指针。传引用返回可以减少拷贝，但是要确保返回对象在当前函数结束后还存在才能引用返回。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:
Date(int year, int month, int day) {
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(const Date& d) {
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
Date(Date* d) {
_year = d->_year;
_month = d->_month;
_day = d->_month;
}
void Print() {
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void Func1(Date d) {
cout << &d << endl;
d.Print();
}
// 返回tmp的别名，但函数结束时tmp被销毁，
// 相当于野引用，类似于野指针
// 此处可将tmp定义为static，或将tmp作为参数传入
Date& Func2() {
Date tmp(2026,1,15);
tmp.Print();
return tmp;
}
int main() {
Date d1(2026, 1, 15);
// C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以这里传值传参要调用拷贝构造
// 所以这里的d1传值传参给d要调用拷贝构造完成拷贝，传引用传参可以减少这里的拷贝
Func1(d1);
cout << &d1 << endl;
// 这里可以完成拷贝，但不是拷贝构造，只是普通的构造
Date d2(&d1);
d1.Print();
d2.Print();
// 这样写才是拷贝构造，通过同类型的对象初始化构造，而不是指针
Date d3(d1);
d3.Print();
// 也可以这样写，这也是拷贝构造
Date d4 = d1;
d4.Print();
// Func2返回了一个局部对象tmp的引用作为返回值
// Func2函数结束，tmp对象就销毁了，相当于一个野引用
Date ret = Func2();
ret.Print();
return 0;
}
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
typedef STDataType;
class Stack {
public:
Stack(int n = 4) {
_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
if (nullptr == _a) {
perror("malloc fail!");
return;
}
_capacity = n;
_top = 0;
}
Stack(const Stack& st) {
_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType)*st._capacity);
if (_a == nullptr) {
perror("malloc fail!");
return;
}
memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);
_top = st._top;
_capacity = st._capacity;
}
void Push(STDataType x) {
if (_top == _capacity) {
int newCapacity = _capacity * 2;
STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newCapacity * sizeof(STDataType));
if (tmp == NULL) {
perror("realloc fail!");
return;
}
_a = tmp;
_capacity = newCapacity;
}
_a[_top++] = x;
}
~Stack() {
cout << "~Stack()" << 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:
private:
Stack pushst;
Stack popst;
};
int main() {
Stack st1;
st1.Push(1);
st1.Push(2);
// Stack不显式调用拷贝构造，用自动生成的拷贝构造完成浅拷贝，会导致st1和st2中的_a指针指向同一块资源，析构时会析构两次，程序崩溃
Stack st2 = st1;
MyQueue mq1;
// MyQueue自动生成的拷贝构造，会自动调用Stack拷贝构造完成pushst/popst的拷贝，只要Stack的拷贝构造实现了深拷贝就没问题
MyQueue mq2 = mq1;
return 0;
}函数传参尽可能用引用，如果不改变，尽可能用const
5.赋值运算符重载
5.1运算符重载
- 当运算符被用于类类型对象时，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，若没有对应运算符重载则编译报错。
- 运算符重载是具有特殊名字的函数 ，它的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成 。和其他函数一样，他也具有其返回类型和参数列表以及函数体。
- 重载运算符的参数个数和该运算符作用的运算数量一样多 。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。
- 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，因此重载运算符作为成员函数时，参数比运算对象少一个。
- 运算符重载后，优先级与结合性不变，与其对应的内置类型的运算符保持一致
- 不能通过连接语法中没有的符号来创建新的运算符，比如operator@
- ① .* ② :: ③ sizeof ④ ?: ⑤ . 这五个运算符不能被重载
- 重载运算符至少有一个类类型的参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如int operator+(int x, int y)
- 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
- 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
- 重载<<和>>时，需要重载为全局函数，因为如果重载为成员函数，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，第二个形参位置是类类型对象。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
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;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
//运算符重载为全局函数时无法访问私有变量
// 有几种解决方法：
// 1. 成员变量设置为公有（不推荐）
// 2. Date类提供Get...()函数（java常用）
// 3. 友元函数
// 4. 重载为成员函数
//bool operator==(const Date& d1, const Date& d2) {
// return d1._year == d2._year
// && d1._month == d2._month
// && d1._day == d2._day;
//}
int main() {
return 0;
}
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
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;
}
bool operator==(const Date& d) {
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
Date& operator++() {
cout << "前置++" << endl;
return *this;
}
Date operator++(int) {
Date tmp;
cout << "后置++" << endl;
return tmp;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main() {
Date d1(2026, 1, 17);
Date d2(2026, 1, 16);
// 运算符重载可以显式调用
d1.operator==(d2);
// 编译器会转换成d1.operator==(d2);
d1 == d2;
// 编译器会转换成d1.operator++();
++d1;
// 编译器会转换成d1.operator++(0);
d1++;
return 0;
}5.2赋值运算符重载
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。赋值运算符重载和拷贝构造不一样，拷贝构造适用于一个对象拷贝初始化给另一个要创建的对象。
赋值运算符重载的特点
- 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 。赋值运算符重载的参数建议写成const当前类类型引用，否则0传值传参会有拷贝。
- 有返回值，且建议写成当前类类型的引用 （赋值返回值是左操作数），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。
- 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贝构造函数类似，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它的赋值重载函数。
- 如果一个类显式实现了析构并释放资源，那么它就需要显式写赋值运算符重载。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) {
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(const Date& d) {
cout << "Date(const Date& d)" << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
// 传引用返回减少拷贝
Date& operator=(const Date& d) {
// 当this和&d不同时赋值，排除自己给自己赋值的情况
if (this != &d) {
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
// d1 = d2表达式的返回值应该是d1，也就是*this
return *this;
}
void Print() {
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main() {
Date d1(2026, 1, 17);
Date d2(d1);
Date d3(2026, 1, 16);
// 赋值重载拷贝
d1 = d3;
// 拷贝构造
Date d4 = d1;
return 0;
}5.3日期类实现
Date.h
cpp
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<assert.h>
class Date {
// 友元函数声明(可以让类外函数访问类中元素)
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1);
void Print();
// 因为这个函数经常调用，所以定义在类里。
// 定义在类里默认为inline
int GetMonthDay(int year, int month) {
assert(month > 0 && month < 13);
// 数组定义为static，无需每次调用函数都创建新数组
static int monthDayArray[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
// 月份为2月且为闰年返回29
// 此处month==2写前面可以减少比较次数(&&前面的条件不符合时后面就不再比较)
if (month == 2 && (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)) {
return 29;
}
else {
return monthDayArray[month];
}
}
bool CheckDate();
// 运算符重载
bool operator<(const Date& d) const;
bool operator<=(const Date& d) const;
bool operator>(const Date& d) const;
bool operator>=(const Date& d) const;
bool operator==(const Date& d) const;
bool operator!=(const Date& d) const;
// d1 += 天数
Date& operator+=(int day);
Date operator+(int day) const;
// d1 -= 天数
Date& operator-=(int day);
Date operator-(int day) const;
// d1 - d2
int operator-(const Date& d) const;
// ++d1 -> d1.operator++()
Date& operator++();
// d1++ -> d1.operator++(0)
// 为了区分，构成重载，给后置++加了一个int形参
// 不需要写形参名，因为接收值是几不重要，也不需要用
// 这个参数只是为了和前置++进行区分
Date operator++(int);
Date& operator--();
Date operator--(int);
// 流插入
// 不建议，如果定义成成员函数，第一个参数是Date* this，使用c<<cout不符合使用习惯\
// 所以流插入和流提取的重载定义成全局函数
// void operator<<(ostream& out);
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 重载
// 流插入流提取
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);Date.cpp
cpp
#include"Date.h"
bool Date::CheckDate() {
if (_month < 1 || _month > 12) {
return false;
}
else {
return true;
}
}
Date::Date(int year, int month, int day) {
_year = year;
_month = month;
_day = day;
if (!CheckDate()) {
cout << "日期非法" << endl;
}
}
void Date::Print() {
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << endl;
}
// d1 < d2
bool Date::operator<(const Date& d)const {
if (_year < d._year) {
return true;
}
else if (_year == d._year) {
if (_month < d._month) {
return true;
}
else if (_month == d._month) {
return _day < d._day;
}
}
return false;
}
bool Date::operator<=(const Date& d)const {
return *this < d || *this == d;
}
bool Date::operator>(const Date& d)const {
return !(*this <= d);
}
bool Date::operator>=(const Date& d)const {
return !(*this < d);
}
bool Date::operator==(const Date& d)const {
return _year == d._year
&& _month == d._month
&& _day == d._day;
}
bool Date::operator!=(const Date& d)const {
return !(*this == d);
}
Date& Date::operator+=(int day) {
if (day < 0) {
return *this -= -day;
}
_day += day;
while (day > GetMonthDay(_year, _month)) {
_day -= GetMonthDay(_year, _month);
++_month;
if (_month == 13) {
_month = 1;
++_year;
}
}
return *this;
}
Date Date:: operator+(int day)const {
Date tmp = *this;
tmp += day;
return tmp;
}
Date& Date::operator-=(int day) {
if (day < 0) {
return *this += -day;
}
_day -= day;
while (_day < 0) {
--_month;
if (_month == 0) {
--_year;
_month = 12;
}
_day += GetMonthDay(_year, _month);
}
return *this;
}
Date Date::operator-(int day) const {
Date tmp = *this;
tmp -= day;
return tmp;
}
Date& Date::operator++() {
*this += 1;
return *this;
}
// 后置++有拷贝，尽量减少使用后置++
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;
}
int Date::operator-(const Date& d)const {
// 假设法
// 先假设第一个大于第二个，判断不符合就交换
Date max = *this;
Date min = d;
int flag = 1;
if (*this < d) {
max = d;
min = *this;
flag = -1;
}
int n = 0;
while (min != max) {
++min;
++n;
}
return n + flag;
}
ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d) {
out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, Date& d) {
cout << "请输入年月日：>";
in >> d._year >> d._month >> d._day;
if (!d.CheckDate()) {
cout << "日期非法" << endl;
}
return in;
}6.取地址运算符重载
6.1const成员函数
将const修饰的成员函数称为const成员函数 ，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。
const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修饰Date类的Print函数，Print隐含的this指针由Date* const this 变为const Date* const Date
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) {
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print() const{
cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main() {
// 非const对象也可以调用const成员函数，是一种权限的缩小
Date d1(2026, 1, 17);
d1.Print();
const Date d2(2026, 1, 16);
d2.Print();
return 0;
}6.2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取地址运算符运算符重载 ，一般这两个函数编译器自动生成的就可以用，不需要显式实现（如果要显式实现，两个都要实现）。除非一些特殊场景，比如不想让别人取到当前类对象的地址时，可以自己实现取地址运算符重载随便返回一个地址