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[JavaScript知识库]【C++】类和对象（中篇）

类的6个默认成员函数

class Date{ };
看起来这只是一个普通的空类！
但是当真里面什么都没有吗？？
其实不然，尽管它是一个空类，编译器依旧会为其生成6个默认的成员函数

具体如下：
在这里插入图片描述
默认成员函数的特点？
就是 用户自己没有写，编译器会自动生成。一旦用户显式提供，那么就不再生成
下面我们一一详细理解每个函数

构造函数

是一个特殊的成员函数

主要特点：

函数名与类名相同
没有返回值类型
创建类类型的对象的时候由编译器自动调用
在对象整个生命周期中只调用一次
构造函数可以重载
也可以在定义时给一个全缺省参数（无参 && 全参一次搞定）

代码验证：
情景一：使用编译器提供的默认构造函数，查看实例化一个对象到底做了什么
在这里插入图片描述
情景二：自定义一个构造函数，查看实例化对象做了什么

实验：

情景三：在上例的基础上，以Date d1的方式初始化会怎样？

情景四：用户实现一个构造函数，既可以传递参数，也适用于无参构造（全缺省构造）
在这里插入图片描述
此时就不会有报错了

注：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，都可以认为是默认成员函数。

调用场景

创建新对象的时候，由编译器自动调用，并且在整个生命周期内只调用1次
在这里插入图片描述

编译器生成的默认构造函数到底有用没？

答案是有用的！
情景模拟：
前提：有两个类，分别是Time和Date类，Time类的对象作为Date类的一个成员变量。Date类没有自定义构造函数，Time类自定义了构造函数，我们实例化一个Date类的对象，观察现象：
在这里插入图片描述
分析构造过程如下：

析构函数

概念

是一个特殊的成员函数
与构造函数功能相反，析构函数不是完整对象的销毁，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，完成类的一些资源清理工作

特点

函数名是 ~类名
无参数，无返回值
一个类有且仅有1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
对象生命周期结束时，C++编译系统自动调用析构函数
编译器自动生成的析构函数，对会自定义类型成员调用它的析构函数
验证：
在Date类中自定义析构函数，观察析构函数的调用场景

冷静分析一下，我们发现，我们实例化的对象d是在main函数的栈帧上开辟的空间，那我们在函数调用完毕后该函数的栈帧也就被释放，那么在该栈帧上的变量也就随之消亡。因此，在这种情况下，析构函数也就可有可无了。
但是析构函数还是有它的用武之地的~~看下面的例子

调用场景

前提：我们使用C++的方式实现一个栈的结构。它的具体操作如下：

//stack.h
#pragma once

#include <iostream>

using namespace std;

typedef  int SDataType;

class Stack
{
public:
	Stack();
	~Stack();
	void StackPush(SDataType x);
	void StackPop();
	SDataType StackTop();
	int StackSize();
	int StackEmpty();//1:空 0:非空
private:
	void StackExpand();
private:
	SDataType* _array;
	int _size;
	int _capacity;
};

//测试函数
void TestStack();

//stack.cpp
#include "stack.h"

Stack::Stack()
{
	_array = (SDataType*)malloc(sizeof(SDataType)* 3);
	if (nullptr == _array)
	{
		perror("malloc");
		return;
	}
	_size = 0;
	_capacity = 3;
}

void Stack::StackExpand()
{
	//1、申请新空间（这里按照原空间的2倍申请）
	int newCapacity = _capacity * 2;
	SDataType* tmp = (SDataType*)malloc(sizeof(SDataType)*newCapacity);
	if (nullptr == tmp)
	{
		perror("malloc");
		return;
	}
	//2、将旧空间的值copy的新空间
	for (int i = 0; i < _capacity; i++)
	{
		tmp[i] = _array[i];
	}
	//3、释放旧空间
	free(_array);
	//4、使用新空间
	_array = tmp;
	_capacity = newCapacity;
}

Stack::~Stack()
{
	if (_array)
	{
		free(_array);
		_size = 0;
		_capacity = 0;
	}
}

void Stack::StackPush(SDataType x)
{
	if (_size == _capacity)
	{
		//扩容
		StackExpand();
	}
	_array[_size++] = x;
}
void Stack::StackPop()
{
	if (!StackEmpty())
	{
		_size--;
	}
}
SDataType Stack::StackTop()
{
	if (StackEmpty())
	{
		perror("StackEmpty!");
		return -1;
	}
	return _array[_size - 1];
}
int Stack::StackSize()
{
	return _size;
}
int Stack::StackEmpty()//1:空 0:非空
{
	return 0 == _size;
}

void TestStack()
{
	Stack s;
	s.StackPush(1);
	s.StackPush(2);
	s.StackPush(3);
	s.StackPush(4);
	s.StackPush(5);
	s.StackPush(6);

	cout << s.StackSize() << endl;
	cout << s.StackTop() << endl;

	s.StackPop();
	s.StackPop();

	cout << s.StackSize() << endl;
	cout << s.StackTop() << endl;

}

对于上述实现的代码，我们着重关注一下它的析构函数
在这里插入图片描述
我们可以看到，该析构函数对程序从堆上申请的资源进行了释放。如果没有该析构函数，那就会发生内存泄露。
因此，我们可以得到：
只要程序涉及到资源的申请，那么析构函数必须要程序员手动实现，默认的析构函数是无法达到我们的需求的。

拷贝构造函数

概念

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的时候，由编译器自动调用。

特性

拷贝构造函数是构造函数的重载形式
拷贝构造函数的参数只有一个，并且必须使用引用传参，使用传值传参就会发生无穷递归
若未显式定义，系统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，这种拷贝我们叫做浅拷贝或者值拷贝
浅拷贝在不涉及资源申请的类中可以正常使用，但是在涉及资源申请的类中是无法正常使用的
后者会在释放申请资源的时候，调用两次析构函数，导致程序崩溃
默认生成的拷贝构造不能满足申请资源的情况，因此需要我们实现深拷贝

典型调用场景

使用已经存在的对象创建新对象
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

运算符重载

为什么要有运算符重载

一句话，就是为了提高代码的可读性

基本形式

是一个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：关键字operator后面加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）

注意事项

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或者枚举类型的操作数
用于内置类型的操作符，其含义不能改变。例如内置类型的+，不能改变其含义
作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少一，成员函数的操作符有一个默认的形参this限定为第一个形参
5个运算符不能重载

赋值操作符重载

形式

 返回值类型  operator=（参数）{....}

参数类型
一般都是类类型对象的引用
相较于传值这样就会少了形参实例化的拷贝构造
返回值
一般返回 *this
是类类型对象的引用
检测是否在给自己赋值
if（this != &d）

来一个赋值操作符重载的例子
在这里插入图片描述
一个类如果没有显示定义赋值运算符重载函数，编译器也会生成一个，完成对象按字节序的值拷贝(浅拷贝)
和前面一样，对于需要申请资源的类来说，赋值运算符重载依旧需要我们自己编写，否则程序在最后析构的时候就会发生崩溃。

日期类实现

date.h

#pragma once

#include <iostream>

using namespace std;

class Date
{
public:
	Date(int year = 2001, int month = 5, int day = 7);
	void Print();

	// 获取某年某月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month);
	// 拷贝构造函数
	// d2(d1)
	Date(const Date& d);
	// 赋值运算符重载
	// d2 = d3 -> d2.operator=(&d2, d3)
	Date& operator=(const Date& d);
	// 日期+=天数
	Date& operator+=(int day);
	// 日期+天数
	Date operator+(int day);
	// 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--();
	// >运算符重载
	bool operator>(const Date& d);
	// ==运算符重载
	bool operator==(const Date& d);
	// >=运算符重载
	inline bool operator >= (const Date& d);
	// <运算符重载
	bool operator < (const Date& d);
	// <=运算符重载
	bool operator <= (const Date& d);
	// !=运算符重载
	bool operator != (const Date& d);
	// 日期-日期 返回天数
	int operator-(const Date& d);
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	
};

date.cpp

#include "date.h"

Date::Date(int year, int month, int day)
{
	//检查日期的合法性
	if (year >= 0 && month > 0 && month <= 12 && day > 0 && day <= GetMonthDay(year, month))
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	else
	{
		cout << "非法日期" << endl;
	}
}
void Date::Print()
{
	cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}

// 拷贝构造函数
// d2(d1)
Date::Date(const Date& d)
{
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}

// 赋值运算符重载
// d2 = d3 -> d2.operator=(&d2, d3)
Date&  Date::operator=(const Date& d)
{
	if (this != &d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	return *this;
}

// 获取某年某月的天数
inline int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
	static int dayArray[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
	int day = dayArray[month];
	if (2 == month && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0))
	{
		day = 29;
	}
	return day;
}

/
// 日期+=天数
Date&  Date::operator+=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		*this -= -day;
	}
	else
	{
		_day += day;
		while (_day > GetMonthDay(_year,_month))
		{
			//产生进位，调整为正确的日期格式
			//减掉当月的天数，然后将月+1
			_day -= GetMonthDay(_year, _month);
			++_month;
			//判断月是否越界，月满了的话年+1
			if (_month > 12)
			{
				++_year;
				_month = 1;
			}
		}
	}
	return *this;
}
// 日期+天数
Date  Date::operator+(int day)
{
	//日期不能发生变化，返回的是日期加上天数的结果（因此无法使用引用返回）
	//可以复用+=
	Date tmp(*this);
	tmp += day;

	return tmp;
}

// 日期-=天数
Date& Date::operator-=(int day)
{
	if (day < 0)
	{
		*this += -day;
	}
	else
	{
		_day -= day;
		while (_day <= 0)
		{
			//月先--，因为借的是上一个月的天数
			--_month;
			if (_month == 0)
			{
				--_year;
				_month = 12;
			}
			_day += GetMonthDay(_year, _month);
		}
	}
	return *this;
}
// 日期-天数
Date Date::operator-(int day)
{
	//拷贝构造当前对象
	Date tmp(*this);
	//复用-=
	tmp -= day;

	return tmp;
}
///


// 前置++
Date&  Date::operator++()
{
	*this += 1;
	return *this;
}
// 后置++(int是一个占位符，不起实际作用)
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;
}
/


// >运算符重载
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)
		{
			if (_day > d._day)
			{
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}
// ==运算符重载
bool Date::operator==(const Date& d)
{
	return _year == d._year &&
		_month == d._month &&
		_day == d._day;
}
// >=运算符重载
inline bool Date::operator >= (const Date& d)
{
	return *this > d || *this == d;
}
// <运算符重载
bool Date::operator < (const Date& d)
{
	return !(*this >= d);
}
// <=运算符重载
bool Date::operator <= (const Date& d)
{
	return *this < d || *this == d;
}
// !=运算符重载
bool Date::operator != (const Date& d)
{
	return !(*this == d);
}
//


// 日期-日期 返回天数
int Date::operator-(const Date& d)
{
	Date max = *this;
	Date min = d;
	int flag = 1;
	if (max < min)
	{
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;
	}
	int count = 0;
	while (min != max)
	{
		++min;
		count++;
	}
	return count* flag;
}

具体的测试代码见gitee

const成员函数

const修饰类的成员函数
将const修饰的类成员函数称之为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。
几个经典问题
2.1const对象可以调用非const成员函数吗？（不行）

2.2 非const对象可以调用const成员函数吗？（可以）

2.3 const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？（不行）

2.4非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？（可以）

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 ;
 int _month ; 
 int _day ; 
};