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  写在前面：在上一篇文章讲解了类和对象(上),现在我们来深入了解一下类和对象(中),今天的内容相比于上一篇，是难很多，需要一遍遍的理解，运用，但是我相信不管有多困难，我们一定能坚持下去， 熬过无人问津的日子，才能拥抱诗和远方。

1.类的默认成员函数

  我们知道类的成员函数，那么类的默认成员函数是什么呢？通俗的讲就是用户没有写这个函数，没有实现这个函数，编译器自动生成的成员函数就是默认成员函数。

在一个类，编译器会默认生成6个默认成员函数

  编译器会自己实现的成员函数，我们还为什么要去学习？因为编译器默认生成的成员函数有时候满足不了我们的需求，功能有限，所以我们需要知道它的原理，什么时候能用编译器实现的，什么时候需要自己实现，所谓只能相信自己，编译器有时候也"不靠谱"。

编译器默认生成的6个默认成员函数有:

构造函数
析构函数
拷贝构造函数
赋值运算符重载
普通取地址运算符重载
const取地址运算符重载

在这里插入图片描述

默认成员函数很重要，也比较复杂，建议要从两个方面去学习：

  • 第一：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。
  • 第二：编译器默认生成的函数不满足我们的需求，我们需要自己实现，那么我们如何自己去实现。

2.构造函数

  构造函数是特殊的成员函数，虽然它叫构造函数，但是它跟构造并没有关系，并不是开空间创建对象，而是对象实例化时初始化对象。构造函数有以下特点：

  • 1.函数名与类名相同。
  • 2.无返回值。构造函数没有返回值，不需要写void。
  • 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.如果在一个类中我们没有自己实现构造函数，那么编译器会自动生成一个构造函数，但编译器生成的是无参的默认构造函数，一旦我们自己实现了构造函数，那么编译器就不再生成。
  • 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。要注意很多人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来初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错。

补充：
  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原⽣数据类型，如：int/char/double/指针等，⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字⾃⼰定义的类型。

为了更好的理解构造函数的特点，我们写示例来理解：

#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
     //1.无参构造函数
     Date()//函数名与类名相同，没有返回值
     {
         _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;
  }


   void Print()
 {
      cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
 }

 private:
     int _year;
     int _month;
     int _day;
};

  现在我用上面的Date类实例化出一个对象d1,只留下第二个带参构造，就会报错，报错的原因是：没有合适的默认构造函数可用,为什么会报错，我们不是写了构造函数吗，只不过是带参的，因为第二个构造函数不是默认构造函数。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，才叫做默认构造函数。

Date d1;  // 调用默认构造函数
Date d2(2026,5,21);  // 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，否则编译器⽆法区分这⾥是函数声明还是实例化对象 。例如：

Date d1; // 正确
Date d1(); //错误，无法区分

  接下来让我们看一下下面的MyQueue类需不需要自己写构造函数：

#include<iostream>
using namespace std;

typedef int STDataType;
class Stack
{
public:

  Stack(int n = 4)//构造函数
 {
      _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:
    //......
private:
     Stack pushst;
     Stack popst;
};

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

分析一下，有一个Stack类和MyQueue类，Stack类有一个自己写的构造函数，MyQueue类由两个Stack类对象构成，在上面说过，编译器自动生成的默认构造对于内置类型来说是不确定的，对于自定义类型来说，会调用自定义类型的默认构造,所以对于MyQueue类来说，用编译器自动生成的就足够了，它会调用Stack的默认构造来初始化Stack对象。

3.析构函数

  构造函数的功能是初始化，析构函数的功能与构造函数的功能相反，析构函数不是完成对对象本身的销毁而是完成对象中资源的清理释放工作。

拓展：局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，它就释放了，不需要我们去处理。

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。不需要写void。
  • 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，我们自己不写析构函数时，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。
#include<iostream>
using namespace std;

typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
    Stack(int n = 4) //构造函数
 {
    _a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
    if (nullptr == _a)
    {
          perror("malloc申请空间失败");
          return;
    }
         _capacity = n;
         _top = 0;
  }
    
    ~Stack() //析构函数
    {
         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:
 //编译器默认⽣成MyQueue的析构函数调⽤了Stack的析构，释放的Stack内部的资源 
 // 显⽰写析构，也会⾃动调⽤Stack的析构 
 /*~MyQueue()
 {}*/
private:
   Stack pushst;
   Stack popst;
};

int main()
{
   Stack st;
   MyQueue mq;
   return 0;
}

上面写的Stack类中有指针，有资源,因为编译器自动生成的析构函数对内置类型不做处理，所以需要我们自己实现析构函数。MyQueue类由Stack对象构成,编译器自动生成的析构函数会调用Stack的析构函数，所以在MyQueue类中不用自己实现析构函数。

如果在一个类中有多个对象，C++规定后定义的先析构。

private:
   Stack pushst;
   Stack popst;

popst对象先调用Stack的析构函数。

4.拷贝构造函数

看名字就能猜到拷贝构造函数是一个构造函数。

  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⻉构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。

拷贝构造函数的特点：

  • 1.拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载，是一个特殊的构造函数。
  • 2.拷⻉构造函数的第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤。为什么必须是类类型对象的引用呢?第一，不难理解为什么第一个参数是类类型对象，首先我有一个类，我用这个类实例化出了一个对象A，现在我想要用对象A的值实例化出对象B，所以这时候需要拷贝构造函数，函数的参数需要有对象A，也就是类类型对象。第二，为什么是引用呢？传值不行吗？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。
  • 3.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。
  • 4.C++规定的是，自定义类型对象进⾏拷贝⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥自定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。
  • 5.若未显式定义拷⻉构造，编译器会⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造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拷⻉构造。
    先看一个代码：
#include<iostream>
using namespace std;

class Date
{
public:
 Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)// 构造函数
 {
		 _year = year;
		 _month = month;
		 _day = day;
 }


 Date(const Date& d) // 拷贝构造
{
      _year = year;
      _month = month;
      _day = day;
}


Date(Date* d)
 {
		 _year = d->_year;
		 _month = d->_month;
		 _day = d->_day;
 }


void Print()
 {
     cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 }

private:
		 int _year;
		 int _month;
		 int _day;
};

void Func1(Date d)
{
    cout << &d << endl;
    d.Print();
}


Date& Func2()
{
    Date tmp(2024, 7, 5); // 局部对象
    tmp.Print();
    return tmp;
}

int main()
{
    Date d1(2024, 7, 5); //实例化
    
    // 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，传引用传参可以较少这里的拷贝​
    Func1(d1);
    cout << &d1 << endl;
    // 这里可以完成拷贝，但不是拷贝构造，只是一个普通的构造​
    Date d2(&d1);// 不是拷贝构造
    d1.Print();
    d2.Print();
    
    //下面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);// 拷贝构造
    d2.Print();
    // 也可以这样写，这里也是拷贝构造​
    Date d4 = d1;
    d2.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;
}

在这里插入图片描述

  • 6.如果⼀个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示拷贝构造，否则就不需要。

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。

  运算符重载是一个函数，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，同时，运算符重载也具有返回类型和参数列表以及函数体。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。但是，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。

  • 1.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。
  • 2.不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：⽐如operator@。
  • 3…* , ::, sizeof, ?:, . 这5个运算符不能重载。
  • 4.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： int operator+(int x, int y)。
int operator+(int x,int y)
{
     return x - y;
     //编译报错，必须有一个类类型的形参
}
  • 5.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。
Date& operator++() //前置++
 {
		 cout << "前置++" << endl;
		 //...
		 return *this;
 }

Date operator++(int) //后置++
{
		  Date tmp;
		  cout << "后置++" << endl;
		  //...
		  return tmp;
}
  • 6.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。
// 运算符重载函数可以显示调用
d1.operator==(d2);

//编译器会转换成 d1.operator==(d2)
d1 = d2;

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之间的拷⻉赋值，这⾥要注意跟拷⻉构造区分，拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象。

赋值运算符重载的特点:

  • 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。赋值运算符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。
  • 4.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，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载就可以完成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现赋值运算符重载。
class Date
{
public:
    Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)// 构造函数
		 {
		    _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
		 }
		 
    Date(const Date& d)// 拷贝构造函数
     {
        cout << " Date(const Date& d)" << endl;
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
     }

    // 传引⽤返回减少拷⻉ 
    // d1 = d2;
    Date& operator=(const Date& d) //赋值运算符重载
     {
		    // 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;
     }

void Print()
 {
			cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
 }
 
private:
	 int _year;
	 int _month;
	 int _day;
};

int main()
{
   Date d1(2024, 7, 5);
   Date d2(d1);
   Date d3(2024, 7, 6);
   d1 = d3; 
   // 请牢牢记住赋值重载完成两个已经存在的对象之间的拷⻉赋值 
   // ⽽拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象 
   Date d4 = d1;
   return 0;
}

6.取地址运算符重载

6.1 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成员函数，Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this。

#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 Date* const this) const
   void Print() const
	 {
			 cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	 }
	 
private:
	 int _year;
	 int _month;
	 int _day;
};

int main()
{
   // 这⾥⾮const对象也可以调⽤const成员函数,是⼀种权限的缩⼩ 
   Date d1(2024, 7, 5);
   d1.Print();
   const Date d2(2024, 8, 5);
   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 ; 
		 int _month ;  
		 int _day ;  
};
# c++
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