目录

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。

对于以下Date类:
- 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;
- }

运行是没有问题的;
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。
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。
- 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
-
- Date d3();//后面不需要跟【括号】要不然就成了函数声明;
- }
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
- Date d1;
- d1.Print();
- return 0;
- }

当我们没有显式构造初始化函数时,编译器会自动生成且调用默认构造函数;
但是值确实随机的,因为编译器自动生成的默认构造函数默认不对【内置类型】做处置;
6,关于编译器生成的默认成员函数,很多同学会有疑惑: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 d 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
- {
- public:
- void print()
- {
- cout <<_year<<" "<<_month<<" "<<_day<< endl;
- }
- private:
- // 基本类型(内置类型)
- int _year;
- int _month;
- int _day;
- // 自定义类型
- Time _t;
- };
- int main()
- {
- Date d;
- d.print();
-
- return 0;
- }

上面 类 Time 里的 Time() 其实也是默认构造函数;
所以我们可以看到编译器自动调用了【自定义类型】的默认构造函数;
也就说明了,编译器会对【自定义类型】做处置,不会对【内置类型】做处置;
注意:
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。
- class Time
- {
- public:
- Time()
- {
- cout << "Time()" << endl;
- _hour = 0;
- _minute = 0;
- _second = 0;
- }
-
- private:
- int _hour;
- int _minute;
- int _second;
- };
- class Date
- {
- public:
- void print()
- {
- cout <<_year<<" "<<_month<<" "<<_day<< endl;
- }
- private:
- // 基本类型(内置类型)
- int _year=2023;
- int _month=10;
- int _day=1;
- // 自定义类型
- Time _t;
- };
- int main()
- {
- Date d;
- d.print();
-
- return 0;
- }

这样在声明里面给缺省参数就可以完成对【内置类型】的初始化了;
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、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数,都可以认为默认构造函数。
通俗易懂,只要是不用传参就可以调用的函数就是默认构造函数;
举个例子:
- 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;
- }
- void print()
- {
- cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
- }
- private:
- int _year;
- int _month;
- int _day;
- };
- // 以下测试函数能通过编译吗?
- void Test()
- {
- Date d1;
- d1.print();
- }

上面两个函数都是默认构造函数,所以会报错;
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。
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。
- 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);
- }
-
- int main()
- {
- TestStack();
-
- return 0;
- }

可以看到我们并没有调用【销毁函数】,但是在走出 TestStack 函数的时候还是全部重置了,销毁了,这就是编译系统系统自动调用的【析构函数】完成的工作;
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。
- 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;
- };
-
- void test()
- {
- Date d;
- }
- int main()
- {
- test();
-
- return 0;
- }


这里我们看到对于【自定义类型】Time 编译器自动为他调用的【析构函数】出了函数就销毁了,但是这里我们看到 即使出了函数对于【内置类型】的成员变量并没有重置销毁;
所以【析构函数】跟【构造函数】类似,都是不对【内置类型】做处理,对【自定义类型】会做处理;
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。
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。
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。
我们来看一段代码:
- 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;
- }
- void print()
- {
- cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
- }
- private:
- int _year;
- int _month;
- int _day;
- };
-
- int main()
- {
- Date d1;
- Date d2(d1);
- return 0;
- }

所以引用是非常有必要的;

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。
我们继续来看一个例子:
- 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
- {
- public:
- void print()
- {
- cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
- }
- 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);
- d2.print();
- return 0;
- }

有显示定义拷贝构造函数时,调用显示的;
无显示定义时,编译器自动会生成默认的拷贝构造函数;
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,还需要自己显式实现吗? 当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢?验证一下试试?
- // 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;
- }
- _size = 0;
- _capacity = capacity;
- }
- void Push(const DataType& data)
- {
- // CheckCapacity();
- _array[_size] = data;
- _size++;
- }
- ~Stack()
- {
- if (_array)
- {
- free(_array);
- _array = nullptr;
- _capacity = 0;
- _size = 0;
- }
- }
- private:
- DataType *_array;
- size_t _size;
- size_t _capacity;
- };
- int main()
- {
- Stack s1;
- s1.Push(1);
- s1.Push(2);
- s1.Push(3);
- s1.Push(4);
- Stack s2(s1);
- return 0;
- }

这里直接运行崩溃了;
原理如下:

当【栈】被值拷贝,当程序退出时,【析构函数】会自动将两个【栈】所开辟的空间释放,但是两个【栈】所指向的空间相同,所以当一块空间被多次释放时就会造成程序崩溃;
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
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。
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:
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。
我们来看一段代码:
- // 全局的operator==
- 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) << endl;
- }
-
- int main()
- {
- Test();
- return 0;
- }
当我们用全局函数来重载运算符的话,因为不能直接访问【私有的成员变量】所以要将其变为公有;
但是这样的话【私有成员变量】的封装性就不能得到保证;
所以我们要在类里面来定义,类里面的成员函数是可以访问成员变量的;
- 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;
- };
-
- void Test()
- {
- Date d1(2018, 9, 26);
- Date d2(2018, 9, 27);
- cout << (d1 == d2) << endl;
- }
-
- int main()
- {
- Test();
- return 0;
- }
这样即使不讲【私有成员变量】变成公有的也可以运行了;
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& operator=(const Date& d)
- {
- if (this != &d)
- {
- _year = d._year;
- _month = d._month;
- _day = d._day;
- }
- return *this;
- }
- void print()
- {
- cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
- }
- private:
- int _year;
- int _month;
- int _day;
- };
-
- void Test()
- {
- Date d1(2018, 9, 26);
- Date d2(2023, 10, 27);
- d2 = d1;
- d2.print();
- }
-
- int main()
- {
- Test();
- return 0;
- }

这样就 ok 了;
这个是原理,但是像这种我们不写编译器也会自动生成【默认运算符重载函数的】;
现在我们不写显式的函数;
- class Date
- {
- public:
- Date(int year = 1900, 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;
- };
-
- void Test()
- {
- Date d1(2018, 9, 26);
- Date d2(2023, 10, 27);
- d2 = d1;
- d2.print();
- }
-
- int main()
- {
- Test();
- return 0;
- }

照样能打印出来,这就是编译器自动生成的【默认成员函数】;
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;
-
- void print()
- {
- cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
- }
- };
- // 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;
- }
- // 编译失败:
- // error C2801: “operator =”必须是非静态成员
-
- void Test()
- {
- Date d1(2018, 9, 26);
- Date d2(2023, 10, 27);
- d2 = d1;
- d2.print();
- }
-
- int main()
- {
- Test();
- return 0;
- }

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)
- {
- cout << "Time& operator=(const Time& t)" << endl;
- 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;
- }

编译器会自动调用的;
既然编译器生成的默认赋值运算符重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了,还需要自己实 现吗?当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢?验证一下试试?
- // 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;
- }
- _size = 0;
- _capacity = capacity;
- }
- void Push(const DataType& data)
- {
- // CheckCapacity();
- _array[_size] = data;
- _size++;
- }
- ~Stack()
- {
- if (_array)
- {
- free(_array);
- _array = nullptr;
- _capacity = 0;
- _size = 0;
- }
- }
- private:
- DataType *_array;
- size_t _size;
- size_t _capacity;
- };
- int main()
- {
- Stack s1;
- s1.Push(1);
- s1.Push(2);
- s1.Push(3);
- s1.Push(4);
- Stack s2;
- s2 = s1;
- return 0;
- }
这里呢,还是跟之前的拷贝构造函数一样,编译器自动的是值拷贝,会运行崩溃的;
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。

两个问题:
1,内存泄漏;
2,多次释放同一块空间致使运行崩溃;
- 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;
- }
- void print()
- {
- cout << _year << " " << _month << " " << _day << endl;
- }
- 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.print();
- d = ++d1; // d: 2022,1,15 d1:2022,1,15
- d.print();
- return 0;
- }

细节比较多,后置++ 函数的参数要多一个 int ,以此来区分与前置 ++ 函数的区别;
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。

以上图解;
我们来看看下面的代码
- 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();
- }
- int main()
- {
- Test();
- return 0;
-
- }
其实呢 const 就是为了约束 this指针的,用法呢在函数括号外面加上 const 就行;
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。
这节很简单,无需多言直接看代码:
- class Date
- {
- public:
- Date* operator&()
- {
- cout << "Date* operator&()" << endl;
- return this;
- }
- const Date* operator&()const
- {
- cout << "const Date* operator&()const" << endl;
- return this;
- }
- private:
- int _year; // 年
- int _month; // 月
- int _day; // 日
- };
-
- int main()
- {
- Date d1;
- const Date d2;
- cout << &d1 <
-
- return 0;
- }

一个是正常取地址的操作符重载函数,还有一个是针对 const成员的;
这两个运算符一般不需要重载,使用编译器生成的默认取地址的重载即可,只有特殊情况,才需 要重载,比如想让别人获取到指定的内容!
