类和对象（中）

类中有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。

空类中并不是什么也没有，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 {};

一、构造函数

1.1、构造函数的概念

对于Date类，可以通过 Init 公有方法给对象设置日期，但如果每次创建对象时都调用该方法设置
信息，未免有点麻烦，那能否在对象创建时，就将信息设置进去呢？
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

class Date
{
public:
    void Init(int year, int month, int day)
    {
 
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    void Print()
    {
        cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
    Date d1;
    d1.Init(2022, 7, 5);
    d1.Print();
    Date d2;
    d2.Init(2022, 7, 6);
    d2.Print();
    return 0;
}

1.2、构造函数的特性

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。

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

4.构造函数可以重载

class Date
{
public:
// 1.无参构造函数
    Date()
    {}
// 2.带参构造函数
    Date(int year, int month, int day)
    {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
void TestDate()
{
    Date d1; // 调用无参构造函数
    Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数
// 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
// 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
    Date d3();
}

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:
/*
// 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成
    Date(int year, int month, int day)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
*/
    void Print()
    {
        cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
// 将Date类中构造函数屏蔽后，代码可以通过编译，因为编译器生成了一个无参的默认构造函
//数
// 将Date类中构造函数放开，代码编译失败，因为一旦显式定义任何构造函数，编译器将不再
//生成
// 无参构造函数，放开后报错：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用
    Date d1;
    return 0;
}

6.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。

class Date
{
public:
    Date()
    {
        _year = 1900;
        _month = 1;
        _day = 1;
    }
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
void Test()
{
    Date d1;
}

二、析构函数

2.1、析构函数的概念

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。

2.2析构函数的特性

析构函数特征如下：
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。

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
    Stack(size_t capacity = 3)
    {
        _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
        if (NULL == _array)
        {
            perror("malloc申请空间失败!!!");
            return;
        }
        _capacity = capacity;
        _size = 0;
    }
    void Push(DataType data)
    {
    // CheckCapacity();
        _array[_size] = data;
        _size++;
    }
// 其他方法...
    ~Stack()
    {
        if (_array)
        {
            free(_array);
            _array = NULL;
            _capacity = 0;
            _size = 0;
        }
    }
private:
    DataType* _array;
    int _capacity;
    int _size;
};
    void TestStack()
    {
        Stack s;
        s.Push(1);
        s.Push(2);
    }

5. 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。

三、拷贝构造函数

3.1、拷贝构造函数的概念

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。

3.2、拷贝构造函数的特征

拷贝构造函数的特征如下：

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。

参数只有一的原因是：有一个隐藏的this指针指向一个对象，相当于有两个参数。

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;
}

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

class Time
{
public:
    Time()
    {
        _hour = 1;
        _minute = 1;
        _second = 1;
    }
    Time(const Time& t)
    {
        _hour = t._hour;
        _minute = t._minute;
        _second = t._second;
        cout << "Time::Time(const 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 d1;
// 用已经存在的d1拷贝构造d2，此处会调用Date类的拷贝构造函数
// 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数，则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构
//造函数
    Date d2(d1);
    return 0;
}
// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
    Stack(size_t capacity = 10)
    {
        _array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
        if (nullptr == _array)
        {
        perror("malloc申请空间失败");
        return;
    }

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
 

4.编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了,看到这大家是不是就有一个疑惑，既然编译器都能自己实现拷贝，那我们还需要自己手写拷贝构造函数吗？

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。
 

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
 

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。

四、赋值运算符重载

4.1、运算符重载概念

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：operator后面接需要重载的运算符符号

函数原型：返回类型operator操作符（参数列表）

注意：

不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@
重载操作符必须有一个类类型参数
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
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
.*   ::   sizeof   ?:  .   注意以上5个运算符不能重载。
 

class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
//private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的，那么问题来了，封装性如何保证？
// 这里其实可以用我们后面学习的友元解决，或者干脆重载成成员函数。
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
    return d1._year == d2._year
    && d1._month == d2._month
    && d1._day == d2._day;
}
void Test ()
{
    Date d1(2018, 9, 26);
    Date d2(2018, 9, 27);
    cout<<(d1 == d2)<
}
class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
// bool operator==(Date* this, const Date& d2)
// 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象
bool operator==(const Date& d2)
{
    return _year == d2._year;
    && _month == d2._month
    && _day == d2._day;
}
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

4.2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

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。
还是那个问题，编译器既然可以自己实现赋值运算，那我们是否还要自己写赋值运算符重载函数呢？

注意：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。

4.3、前置++和后置++重载

前置++：

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;
}

五、取地址操作符重载

这个默认成员函数一般不用重新定义，编译器默认生成

class Date
{
public :
    Date* operator&()
    {
        return this ;  //想让别人获取到指定的内容，可以把this换成其他Date成员
                       //不想让人访问地址时可以直接 return nullptr
    }
    const Date* operator&()const
    {
        return this ;
    }
private :
    int _year ; // 年
    int _month ; // 月
    int _day ; // 日
};

六、const取地址重载

这个默认成员函数一般不用重新定义，编译器默认生成

const Date* operator&()const
{
    return this ;
}

七、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。

下面是编译器对const成员函数的处理

class Date
{
public:
    Date(int year, int month, int day)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    void Print()
    {
        cout << "Print()" << endl;
        cout << "year:" << _year << endl;
        cout << "month:" << _month << endl;
        cout << "day:" << _day << endl << endl;
    }
    void Print() const
    {
        cout << "Print()const" << endl;
        cout << "year:" << _year << endl;
        cout << "month:" << _month << endl;
        cout << "day:" << _day << endl << endl;
    }
private:
    int _year; // 年
    int _month; // 月
    int _day; // 日
};
void Test()
{
    Date d1(2022,1,13);
    d1.Print();
    const Date d2(2022,1,13);
    d2.Print();
}

注：

1. const对象不可以调用非const成员函数
2. 非const对象可以调用const成员函数
3. const成员函数内不可以调用其它的非const成员函数
4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数
const成员权限只可以缩小不可以放大