第三章：初阶试炼（二）---类和对象（中）

本文主要是介绍第三章：初阶试炼（二）---类和对象（中），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言🌈

1. 类的6个默认成员函数🌤️

2. 构造函数⛅️

2.1 语法定义

2.2 特性

3. 析构函数🌥️

3.1 概念

3.2 特性

4. 拷贝构造函数☁️

4.1 概念

4.2 特性

5. 赋值运算符重载🌦️

5.1 运算符重载

5.2 赋值运算符重载

5.3 前置++和后置++重载

6. 日期类的实现🌩️

6.1 Date.h

6.2 Date.cpp

6.3 test.cpp

7. const成员函数🌧️

8. 取地址及const取地址操作符重载⛈️

后语☀️

前言🌈

友友们，我们又见面啦！今天分享的是很重要的知识，需要的请加紧码住收藏哦！下面开始今天的类与对象（中）！

1. 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。

2. 构造函数⛅️

2.1 语法定义

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。

下面我们举例说明：

1. 显示实现

#include<iostream>
using namespace std;class Date {
public://显示实现全缺省的构造函数---更加方便Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 7) {_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1;//不传参d1.Print();Date d2(2024,2,9);//传参d2.Print();return 0;
}

2. 自动调用

#include<iostream>
using namespace std;class Date {
public:void Print(){cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;}
private://给缺省值int _year=2024;int _month=1;int _day=1;
};
int main()
{Date d1;//不传参//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d1.Print();return 0;
}

2.2 特性

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。

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。

6. 默认生成的构造函数不会对内置类型做处理，只会调用自定义类型的默认构造函数进行初始化。

注意⚠️

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。

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。（之前的演示中我们写了）

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（1）、全缺省构造函数（2）、我们没写编译器默认生成的构造函数（3），都可以认为是默认构造函数。

三者只能出现一个，2，3和1 是互斥的；2，3也不能同时存在，因为无参的时候会出现歧义（不知道调用哪个）

我们这里推荐写全缺省构造函数（方便+万全）

3. 析构函数🌥️

3.1 概念

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。

栈桢的销毁和开辟不归我们管，我们只管堆上的空间的开辟和销毁，而析构函数主要运用于自动调用销毁堆上的空间

析构函数不像构造函数一样每个类都需要，更多的是像栈这样在堆上动态开辟空间的类需要

3.2 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。

默认生成的析构函数不会对内置类型做处理，只会调用自定义类型的默认析构函数进行销毁。

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。

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;typedef int DataType;
class stack {
public:stack(size_t capacity = 4) {_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);assert(_a);_capacity = capacity;_size = 0;}void push(DataType x) {//..._a[_size] = x;_size++;}bool Empty() {return _size == 0;}DataType top() {return _a[_size - 1];}void pop() {_size--;}~stack(){cout << "~stack()" << endl;if (_a){free(_a);_a = nullptr;}_size = _capacity = 0;}
private:int* _a;int _capacity;int _size;
};
int main() {stack st;st.push(1);st.push(2);st.push(3);return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;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;
}

前三个是 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，所以需要 生成Date的默认析构函数去调用Time的显示实现的析构函数 来实现销毁。

析构函数调用的顺序：

局部变量（先定义后析构）--->局部静态--->全局对象（先定义后析构）

4. 拷贝构造函数☁️

4.1 概念

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。

4.2 特性

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。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}// Date(const Date& d)   // 正确写法Date(const Date d)   // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1;Date d2(d1);return 0;
}

C++规定：传值传参的过程要调用拷贝构造

调用拷贝构造，需要先传参数，但是是传值传参，会形成一个新的拷贝构造，所以拷贝构造用传值传参会造成无穷递归

而&传参就不一样了，不会产生拷贝因为d就是d1的别名就是本身

加const可以避免赋值方向错误

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。

注意：在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。

1. 内置类型

#include<iostream>
using namespace std;
//内置类型
class Date {
private:int _year=2024;int _month=2;int _day=8;
};
int main() {Date d1;Date d2(d1);return 0;
}

2. 自定义类型

#include<iostream>
using namespace std;
//自定义类型
class Time {
public:Time(int hour = 20, int minute = 2, int second = 8) {_hour = hour;_minute = minute;_second = second;}Time(const Time& d) {_hour = d._hour;_minute = d._minute;_second = d._second;cout << "Time(const Time& d)" << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date {
public:private:Time _t;
};
int main() {Date d1;Date d2(d1);return 0;
}

4. 动态开辟空间的像栈之类的需要深拷贝，不能是浅拷贝否则报错。

注意：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。

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;typedef int DataType;
class stack {
public:stack(size_t capacity = 4) {_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);assert(_a);_capacity = capacity;_size = 0;}void push(DataType x) {//..._a[_size] = x;_size++;}bool Empty() {return _size == 0;}DataType top() {return _a[_size - 1];}void pop() {_size--;}~stack(){cout << "~stack()" << endl;if (_a){free(_a);_a = nullptr;}_size = _capacity = 0;}
private:int* _a;int _capacity;int _size;
};
int main() {stack st1;st1.push(1);st1.push(2);st1.push(3);stack st2(st1);return 0;
}

指针浅拷贝--->2个都指向同一块空间，生命周期结束时，调用～stack（）释放st2指针所指空间，指针置为nullptr；但是，st2所指空间释放不影响st1指针的所指空间仍为已经释放的空间，导致st1变成野指针，此时再次调用析构函数但是同一块空间不能释放2次---有些时候默认拷贝函数（值拷贝）会导致程序出错--->运行崩溃

解决方法：

1. 开辟一个样大的空间
2. 拷贝数据

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;typedef int DataType;
class stack {
public:stack(size_t capacity = 4) {DataType* _a = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);assert(_a);_capacity = capacity;_size = 0;}stack(const stack& st) {DataType* tmp = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * st._capacity);assert(tmp);memcpy(tmp, _a, sizeof(DataType) * st._size);_a = tmp;_size = st._size;_capacity = st._capacity;}void push(DataType x) {//..._a[_size] = x;_size++;}bool Empty() {return _size == 0;}DataType top() {return _a[_size - 1];}void pop() {_size--;}~stack(){cout << "~stack()" << endl;if (_a){free(_a);_a = nullptr;}_size = _capacity = 0;}
private:int* _a;int _capacity;int _size;
};
int main() {stack st1;stack st2(st1);return 0;
}

5. 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

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
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;
}

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。

5. 赋值运算符重载🌦️

5.1 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（自定义）

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this

注意：

参数顺序一一对应（相减的时候顺序很重要）

#include<iostream>
using namespace std;class Date {
public:Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 8) {_year = year;_month = month;_day = day;}bool operator==(const Date& y) {return _year == y._year&& _month == y._month&& _day == y._day;}bool operator<(const Date& y) {if (_year < y._year) {return true;}else if (_year == y._year) {if (_month < y._month)return true;else if (_month == y._month)return _day < y._day;}return false;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main() {Date d1(2024,2,1);Date d2(2024, 2, 3);cout << (d1 == d2) << endl;cout << (d1 < d2) << endl;return 0;
}

5.2 赋值运算符重载

1. 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 ：要符合连续赋值的含义

#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 8) {_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)//防止自己给自己赋值{_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}return *this;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main() {Date d1(2024, 2, 1);Date d2;d2 = d1;//赋值操作return 0;
}

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

全局写一个，类里面没写，编译器自动生成一个，那到底调用哪一个？---产生歧义

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

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
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 = 2024;int _month = 2;int _day = 9;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d1;Date d2;d1 = d2;return 0;
}

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。

5.3 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   d1:2022,1,14d = ++d1;    // d: 2022,1,15   d1:2022,1,15return 0;
}

6. 日期类的实现🌩️

6.1 Date.h

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class Date {
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);//获取天数int GetDate(int year, int month) {assert(month > 0 && month < 13);static int a[13] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };//闰年判断if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)) {return 29;}return a[month];}//日期比较bool operator==(const Date& d);bool operator<(const Date& d);bool operator>(const Date& d);bool operator>=(const Date& d);bool operator!=(const Date& d);bool operator<=(const Date& d);// 日期+=天数Date& operator+=(int day);//本身要改变--->&返回// 日期+天数Date operator+(int day);//本身不需要改变--->值返回// 日期-天数Date operator-(int day);// 日期-=天数Date& operator-=(int day);// 前置++Date& operator++();// 后置++Date operator++(int);// 后置--Date operator--(int);// 前置--Date& operator--();// 日期-日期 返回天数int operator-(const Date& d);//日期合法检查bool CheckDate();void Print() {cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

6.2 Date.cpp

#include"Date.h"
Date::Date(int year , int month , int day ) {_year = year;_month = month;_day = day;if (!CheckDate()) {cout << "日期不合法" << endl;}
}//日期比较
bool Date::operator==(const Date& d) {return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;
}
bool Date::operator<(const Date& d) {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;
}
//不用拷贝代码修改实现了，直接利用this指针和运算符重载实现
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 || *this ==d;
}
bool Date::operator!=(const Date& d) {return !(*this == d);
}
// 日期+=天数
Date& Date::operator+=(int day) {_day += day;while (_day > GetDate(_year, _month)) {_day -= GetDate(_year, _month);_month++;if (_month == 13) {_year++;_month = 1;}}return *this;
}
// 日期+天数
Date Date::operator+(int day) {//用拷贝构造和运算符重载 += 来实现+Date tmp = *this;//拷贝构造(已存在的初始化一个新的对象）tmp += day;//运算符重载 += 来实现return tmp;//tmp是临时对象，出了作用域就销毁了--->不能用 & 返回类型//只能Date（值返回），产生临时拷贝返回
}
// 日期-天数
Date Date::operator-(int day) {Date tmp = *this;tmp -= day;return tmp;
}
// 日期-=天数
Date& Date::operator-=(int day) {_day -= day;while (_day < 1) {_month--;if (_month == 0) {_year--;_month = 12;}_day += GetDate(_year, _month);}return *this;
}
// 前置++
Date& Date::operator++() {*this += 1;return *this;
}
// 后置++
Date Date::operator++(int) {Date tmp = *this;*this += 1;return tmp;
}
// 后置--
Date Date::operator--(int) {Date tmp = *this;*this -= 1;return tmp;
}
// 前置--
Date& Date::operator--() {*this -= 1;return *this;
}
// 日期-日期 返回天数
int Date::operator-(const Date& d) {//假设法int flag = 1;int count = 0;Date max = *this;Date min = d;if (*this < d) {flag = -1;max = d;//赋值运算符min = *this;}//复用之前的成员函数while (max != min) {++min;//运算符重载++count++;//计数}return flag * count;
}
//日期合法检查
bool Date::CheckDate() {if (_year <= 0 || _month < 1 || _month>12|| _day<1 || _day>GetDate(_year, _month))return false;elsereturn true;}

6.3 test.cpp

#include"Date.h"
int main() {Date d1(2024, 3, 1);Date d2 = d1 + 40;Date d3(2024, 3, 6);d3 -= 20;cout << (d1 <= d3) << endl;d1.Print();d2.Print();d3.Print();Date d4(2025, 3, 18);Date d5(2020, 4, 5);cout << d5 - d4 << endl;return 0;
}

7. const成员函数🌧️

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。

请思考下面的几个问题：

1. const对象可以调用非const成员函数吗？不可以，权限的放大

2. 非const对象可以调用const成员函数吗？可以，权限的缩小

3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？不可以，权限的放大

4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？可以，权限的缩小

总结：

成员函数，如果是一个只对成员变量进行读访问的函数，建议在后面加const--->const和非const对象都可以调用

成员函数，如果是一个只对成员变量进行读+写访问的函数，不能在后面加const--->否则不能修改变量

权限放大版允许，权限缩小允许；指针和引用赋值才存在权限放大

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