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[C++知识库]【C ++基础】第六篇类和对象（中）详解6个默认成员函数

【C ++基础】第六篇类和对象（中）六个默认成员函数

写在前面

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2022/10/15	1

参考博客与书籍以及链接：
（非常感谢这些博主们的文章，将我的一些疑问得到解决。）

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正文

文章目录

【C ++基础】第六篇类和对象（中）六个默认成员函数

1.类的六个默认成员函数

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。我们自己不写，编译器会自己生成一个，我们自己写了，编译器就不会生成。

class Date{};

6个默认成员函数

初始化和清理

构造函数主要完成初始化工作

析构函数主要完成清理工作

拷贝复制

拷贝构造是使用同类对象初始化创建对象

赋值重载主要是把一个对象赋值给另一个对象

取地址重载

主要是普通对象和const对象取地址,这两个很少会自己实现

2.构造函数

2.1 构造函数概念

构造函数的作用完成初始化的工作，并不是创造类的函数。

举个例子，依旧是日期类:

#include<iostream>
using namespace std;
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 , 2 ,1);
	d1.Print();

	Date d2;
	d2.Init(2022, 2, 1);
	d2.Print();
	return 0;
}

代码有点多，我来简单说明一下：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，未免有些麻烦，那是否可以在对象创建时，就将信息设置进去?

那就是构造函数干的活。

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。

那么我们看看带构造函数版本的日期类：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	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()
{
	Date d1(2022,2,1);
	d1.Print();

	Date d2(2022,10,15);
	d2.Print();
	return 0;
}

很显然效果是一样的，构造函数就是那么简单（笑）。

2.2 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】

1.函数名与类名相同

2.没有返回值

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

关于第四点，写个代码：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	//1.有形参
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//2.无形参
	Date()
	{
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	//有参数
	Date d1(2022,2,1);
	d1.Print();
	//无参数
	Date d2;
	d2.Print();
	return 0;
}

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。

//绝对不能这样写
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会再生成。

如果屏蔽了构造函数

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	//无参数
	Date d2;
	d2.Print();
	return 0;
}

编译器没有报错，说明生成了一个无形参的默认构造函数。

但是我们将有形参的构造函数写好了，将会出现下面的情形：

d2下面有红色波浪线，说明无参的默认构造函数没有了，编译器不再自己生成。

6.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的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。

简单一句话：内置类型不处理（随机值），自定义类型调用它的默认成员函数。

#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
	Time()
	{
		cout << "Time() //构造函数" << endl;
		_hour = 0;
		_minute = 0;
		_second = 0;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	//内置类型
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	//自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

注意：C++中针对内置类型成员不初始化的缺陷，打了补丁，即：内置类型成员在类中声明时可以给默认值。

class Date
{
private:
	//内置类型
	//在类中声明时可以给默认值
	int _year = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
	//自定义类型
    //调用其默认成员函数
	Time _t;
};

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，都可以认为是默认构造函数。

下面的代码能编译通过吗？

#include<iostream>
using namespace std;
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 ;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

当然不能啊，默认的构造函数只能有一个，这个例子里面有两个了，无参与全缺省。

注意：这里是全缺省，半缺省就能通过。

2.3 构造函数的特性全总结

1.函数名与类名相同

2.没有返回值

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会再生成。

6.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的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。

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。

3.析构函数

3.1 析构函数的概念

通过前面构造函数的学习，我们知道一个对象是怎样初始化的，那一个对象又是怎样没了的呢？

这就是析构函数的活了。

析构函数：与析构函数功能相反，析构函数不是完成对象本身的销毁，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。

3.2 析构函数的特性

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。

注意：析构函数不能重载

4.对象声明周期结束时，C++编译系统自动调用析构函数

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	Date()
	{
		_year = 1900;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	~Date()
	{
		cout << "调用析构函数" << endl;
	}
private:
	int _year ;
	int _month ;
	int _day ;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

运行后：

自动调用。

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？

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。

#include<iostream>
using namespace std;
class Time
{
public:
	~Time()
	{
		cout << "~Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
public:
	~Date()
	{
		cout << "~Date()" << endl;
	}
private:
	//内置类型
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	//自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

可以看出自定义类型的析构函数被调用了。

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，否则会造成资源泄露，比如Stack类。

就是有malloc、realloc这些函数，在析构函数里面写free，释放空间。

3.3 析构函数的特性全总结

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.对象声明周期结束时，C++编译系统自动调用析构函数

5.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。

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，否则会造成资源泄露，比如Stack类。

4.拷贝构造函数

4.1 拷贝构造函数的概念

在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一模一样的新对象呢？

那就是拷贝构造函数的活。

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 拷贝构造函数的特性

1.拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。//说明我们要自己写

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。

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//拷贝构造函数
	Date(const 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;
};
int main()
{
	Date d1( 2022,10, 16);
	cout << "d1:" << endl;
	d1.Print();
	Date d2(d1);
	cout << "d2:" << endl;
	d2.Print();
	return 0;
}

简单的拷贝构造就这样写好啦。

【问题】

假如说写成传值的话会怎么样？

Date(const Date d)
{
    _year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}

好吧，在vs2019上你连编译都过不了。

上面是现象，那么说说原因：

我们都知道函数传值其实传的是类型的拷贝，那么拷贝构造函数传值，那么就会传对象的拷贝，

对象的拷贝又要传拷贝。。。。。。引发无穷递归。

就是这样！碰到不检查这个的编译器就等着倒霉吧（哈哈）。

3.若未显示定义，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。

#include<iostream>
using namespace std;
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;
};
int main()
{
	Date d1( 2022,10, 16);
	cout << "d1:" << endl;
	d1.Print();
	Date d2(d1);
	cout << "d2:" << endl;
	d2.Print();
	return 0;
}

我把拷贝构造函数删除了，那么编译器会自己生成一个。结果如下：

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.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；一旦涉及资源申请时，则拷贝构函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。

下面的stack的例子（只实现push的指令）：

拷贝构造函数自己生成，浅拷贝：

#include<iostream>
using namespace std;
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)
	{
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	~Stack()
	{
		if (_array)
		{
			free(_arry);
			_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;
}

结果报错了，说明编译器自己生成的拷贝构造函数不能满足我们的要求。

最重要的是两个栈用的是同一个空间（拷贝），然后又重复释放同一块空间。

那么解决方案是什么呢？

当然是自己写了，这是废话，编译器自己默认的实现不了，当然需要人。

思路：思路就是重新开辟一个空间，把数据全部拷贝到这里面。

#include<iostream>
using namespace std;
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;
	}
	//重新开辟一个空间，然后把数据拷贝到这里面
	Stack(const Stack& st)
	{
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * st._capacity);
		memcpy(_array, st._array, sizeof(DataType) * st._size);
		_size = st._size;
		_capacity = st._capacity;
	}
	void push(const DataType& data)
	{
		_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;
}

小总结一下：需要写析构函数的类，都需要写深拷贝的拷贝构造；不需要写析构函数的类，默认生成的浅拷贝的构造就可以用。（看开不开辟空间）。

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

4.3 拷贝构造函数的特性全总结

1.拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。//说明我们要自己写

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。

3.若未显示定义，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。

4.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；一旦涉及资源申请时，则拷贝构函数是一定要写的，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

5.赋值运算符重载

（运算符重载实战：日期计算器点击跳转）

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。

作用：为了让自定义类型也能用上运算符。

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

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

5.【 .* :: sizeof ?: . 】注意括号里面的以上5个运算符不能重载。特别是 .* (点星)基本没用过，但是会出现

实战一下：

在日期类里面，写一个判断两个日期是否相等，形如日期日期这样的运算符重载

(我的热榜文章里面有完整的日期计算器代码：点击跳转

class Date
{
public:
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	bool operator==(const Date& d)
	{
		return (_year == d._year && _day == d._day && _month == d._month);
	}

private:
	int _year = 1900;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};

5.2 赋值运算符重载

还记得上面说的默认成员函数我们不写，编译器自己会帮我们写吗？赋值运算符重载当然也会这样啦。

【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

eg1.连续赋值：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	Date() {}
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date& operator = (const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		return *this;
	}
private:
	int _year = 1900;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2;
	Date d3(2022, 10, 16);
	//连续赋值
	d1 = d2 = d3;
	return 0;
}

如果自己写的只是返回void的话，就无法实现连续赋值的操作.

【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】

#include<iostream>
using namespace std;
//1.Date类
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;
};
/*赋值运算符重载成全局函数，
*注重重载成全局函数时没有this指针了，
* 需要两个参数*/
Date& operator=(Date& left, const Date& right)
{
	if (&left != &right)
	{
		left._year = right._year;
		left._month = right._month;
		left._day = right._day;
	}
}

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。

《C++ prime》：

我们可以重载赋值运算符。不论形参的类型是什么，赋值运算符都必须定义为成员函数。

【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。

跟拷贝构造第四点特性类似，涉及开辟空间的需要自己显式地写，例如Stack。不涉及的开辟空间的，例如Date类，则默认生成的够用。

6.const成员

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数，const修饰类型成员函数，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？

2.非const对象可以调用const成员函数吗？

3.const成员函数内可以调用其他的非const成员函数吗？

4.非const成员函数内可以调用其他的const成员函数吗？

7.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，编译器会默认生成

class Date
{
public:
	//1.取地址
	Date* operator&()
	{
		return this;
	}
	//2.const取地址操作符
	const Date* operator&()const
	{
		return this;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};