类与对象(中)

类的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。

这六个默认成员函数用户不写编译器会自动生成，下边我来一一讲解

构造函数

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;
}

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 。

特性：

 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();}

1、我们不写编译默认生成那个构造函数，叫默认构造
2、无参构造函数也可以叫默认构造
3、全缺省也可以叫默认构造
可以不传参数就调用构造，都可以叫默认构造  这三个函数不能同时存在，只能存在一个

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;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
void Test()
{Date d1;
}

会报错，调用不明确，验证了只能有一个默认构造函数

析构函数

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}~Date(){// Date严格来说，不需要写析构函数cout << "~Date()" << endl;}
private:// C++11支持，声明时给缺省值int _year = 1;int _month = 1;int _day = 1;
};class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");}_capacity = capacity;_top = 0;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_capacity = _top = 0;_a = nullptr;}private:int* _a;int _capacity;int _top;
};class MyQueue
{private:Stack _pushst;Stack _popst;int _size = 1;
};// 21:17继续
int main()
{Date d1;Stack st1;MyQueue mq;return 0;
}

可以看到，三次构造，4次析构

说明析构函数原理和构造函数相似，内置类型成员不做处理，自定义类型成员会调用他的析构，并且Date类的析构可写可不写，不写和写的效果一样，但是stack这种必须写，编译器默认生成的并不会帮我们释放堆区空间，会造成内存泄漏

拷贝构造函数

特征

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。

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;
}

如果拷贝构造形参没有&，会造成无穷拷贝，一定要加上引用

像上边这种代码是纯粹内置类型，我们不写编译器默认生成的也会完成值拷贝，所以这种类型全是内置类型的不用写构造函数也能完成任务

下边我用代码来解释原理

#include<iostream>
using namespace std;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");}_capacity = capacity;_top = 0;}// Stack st2(st1);Stack(const Stack& stt){cout << "	Stack(Stack& stt)" << endl;// 深拷贝_a = (int*)malloc(sizeof(int) * stt._capacity);if (_a == nullptr){perror("malloc fail");exit(-1);}memcpy(_a, stt._a, sizeof(int) * stt._top);_top = stt._top;_capacity = stt._capacity;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_capacity = _top = 0;_a = nullptr;}private:int* _a;int _capacity;int _top;
};class MyQueue
{Stack _pushst;Stack _popst;int _size = 0;
};int main()
{Stack st1;Stack st2(st1);MyQueue q1;MyQueue q2(q1);return 0;
}

可以看到我们写了stack的构造和拷贝构造，结果st1和st2完成了构造和拷贝构造的任务，并且st1拷贝st2是深拷贝，_a新开辟了一块堆区空间

问题来了，为什么要写拷贝构造呢，因为不写默认生成的拷贝构造只能完成值拷贝，就像刚才Date类一样，只能完成内置类型值拷贝，自定义类型如果也是值拷贝，会造成同一块空间析构两次，因为是两个对象，作用域结束都会销毁，两个对象析构2次，所以是错误的，我们要针对栈类写一个拷贝构造，目的是完成深拷贝

再来看两个栈实现一个队列的q1,q2可以看到内置类型不做处理（我们认为内置类型不做处理，有些编译器会处理为0，但还是建议认为内置不做处理更好理解规则），自定义类型又去调用它的拷贝构造

总结：

 Date 和 MyQueue 默认生成拷贝就可以用
 1、内置类型成员完成值拷贝
 2、自定义类型成员调用这个成员的拷贝构造
 Stack需要自己写拷贝构造，完成深拷贝。
 顺序表、链表、二叉树等等的类，都需要深拷贝（使用堆区空间的都需要深拷贝）

赋值运算符重载

运算符重载不是赋值重载，也不是默认成员函数，不写编译器不会默认生成，需要我们自己实现（默认实现成operator）

// 运算符重载
class Date
{
public: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;
};bool operator>(const Date& x, const Date& y)
{if (x._year > y._year){return true;}else if (x._year == y._year && x._month > y._month){return true;}else if (x._year == y._year && x._month == y._month && x._day > y._day){return true;}return false;
}
bool operator==(const Date& x, const Date& y)
{return x._year == y._year&& x._month == y._month&& x._day == y._day;
}int main()
{Date d1;Date d2(2025, 10, 22);d1 == d2;d1 > d2;// 11:40 继续bool ret1 = d1 > d2;  // operator>(d1, d2);//编译器会转换成这个bool ret2 = d1 == d2; // operator==(d1, d2);/*int x = 1, y = 2;bool ret1 = x > y;bool ret2 = x == y;*/return 0;
}

上边将运算符重载函数实现为全局的，如果没有友元需要将私有去掉，才能访问私有内置类型

为什么会有运算符重载呢，因为我们要比较的时候，内置类型是简单类型，可以直接用各种运算符，语言自己定义，编译直接转换成指令，但自定义类型是复杂类型不支持，需要我们自己实现

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& 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;
};int main()
{Date d1;Date d2(2025, 1, 1);d2=d1;return 0;
}

可以看到赋值运算符重载对于内置类型可以实现，也可以不实现，结果是一样的

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（记住就行，本来就是在类里边实现的）

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。这个赋值重载和拷贝构造的意义可以类比理解，都是内置类型不用处理，自定义类型会调用它的复制拷贝（也就是说有深拷贝的地方就要自己实现新的赋值拷贝，从而防止析构两次，和拷贝构造一个原理）

日期类的实现

我把日期类原理给讲一下，然后把代码整这上边想看了可以看看

这是简单的求日期天数，当输入非法日期会打印日期非法

打印日期很简单

运算符重载，年月日都相等会返回True

this是d1的地址，*this是d1，返回比较的真假

比较大小，先比较年，年大即大，年相等比较月，月大即大，年月都相等比较日，日大即大，其他情况都是不符合条件返回错误

这三个都比较简单，就不赘述了

得到天数，最好写成一个函数方便得到天数，也就是已知年和月要得到日

+直接构造一个tmp，直接复用+=，后返回tmp，因为+不会改变自身，所以不返回*this

+=可以直接写+的逻辑，然后返回*this，因为自身会修改（day<0复用-=逻辑）

-=和-和+=，+是一个逻辑，就不赘述了

注意，如果返回自身*this并且返回值加引用，是因为出了作用域自定义对象不会销毁，我们加一个&，可以少拷贝一次提高效率；没有&返回的时候，因为出作用域就销毁了，所以不能加引用，会拷贝构造一次

最后再说一下前置++和后置++

这里参数是空的默认是前置++，所以返回*this，有一个int是后置++，返回构造的对象

前置--和后置--是一个道理

流插入流提取的实现

全局会重载<<流插入运算符，内置类型会自动识别类型，自定义类型的打印需要自己实现

cout的类型是ostream，是一个流，将内存的值打印到屏幕上（从内存流到屏幕上）

cin就不写了，和cout反着来，从屏幕上流入内存

这里不能设成成员函数，成员函数默认第一个参数是this，不符合cout打印的格式

这里设成友元函数进行操作，可以实现正确打印格式

注意

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

记住，const在成员函数后边表示修饰*this，const在*前边表示修饰指针指向的对象，在*后边修饰指针

拿Print成员函数举例子，当是const对象时，const Date* 不能传给Date* const this 权限放大；但是可以传给const成员函数的Print（）权限缩小，并且非const对象也能调用const成员函数的Print，是权限缩小

所以我么看到

总结：成员函数定义原则

1.能定义成const的成员啊函数都应该定义成const，这样 const对象（权限平移）和非const对象都可以调用

2.要修改成员变量的成员函数，不能定义成const，const对象不能调用（很合理），非const才能调用

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？不能，权限扩大

2. 非 const 对象可以调用 const 成员函数吗？可以，权限缩小

记住，权限平移或者缩小可以调用，权限扩大不行

取地址及const取地址操作符重载

就这两个东西，非const对象调用非const版本，返回非const，const对象调用const版本，返回const，一般我们不用实现，编译器默认会实现这两个成员函数

如果显示实现会调用显示实现的

没显示实现编译器会自己生成

到此类的6个默认成员函数都讲完了，如果有什么问题可以私信或者在评论区交流

感谢支持！！！

下边我把日期类的实现代码结合我们刚才讲的const和operator<<在复制一份在下边，有需要的可以看看(代码都已经测试过，没有任何问题，细节我能讲的已经全部讲到，欢迎友好交流)

日期类完整代码

Date.h

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1);void Print() const;int GetMonthDay(int year, int month);bool operator==(const Date& y) const;bool operator!=(const Date& y) const;bool operator>(const Date& y) const;bool operator<(const Date& y) const;bool operator>=(const Date& y) const;bool operator<=(const Date& y) const;int operator-(const Date& d) const;Date& operator+=(int day);Date operator+(int day) const;Date& operator-=(int day);Date operator-(int day) const;Date& operator++();Date operator++(int);Date& operator--();Date operator--(int);friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
private:int _year;int _month;int _day;
};ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
istream& operator>>(istream& in, Date& d);

Date.cpp

#include "Date.h"Date::Date(int year, int month, int day)
{_year = year;_month = month;_day = day;if (_year < 1 ||_month < 1 || _month > 12 ||_day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month)){//assert(false);Print();cout << "日期非法" << endl;}
}void Date::Print() const
{cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}bool Date::operator==(const Date& y) const
{return _year == y._year&& _month == y._month&& _day == y._day;
}// d1 != d2
bool Date::operator!=(const Date& y) const
{return !(*this == y);
}bool Date::operator>(const Date& y) const
{if (_year > y._year){return true;}else if (_year == y._year && _month > y._month){return true;}else if (_year == y._year && _month == y._month && _day > y._day){return true;}return false;
}bool Date::operator>=(const Date& y) const
{return *this > y || *this == y;
}bool Date::operator<(const Date& y) const
{return !(*this >= y);
}bool Date::operator<=(const Date& y) const
{return !(*this > y);
}int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{assert(year >= 1 && month >= 1 && month <= 12);int monthArray[13] = { 0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30,31 };if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))return 29;return monthArray[month];
}// d1 += 100
Date& Date::operator+=(int day)
{if (day < 0){return *this -= (-day);}_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month == 13){_year++;_month = 1;}}return *this;
}Date Date::operator+(int day) const
{Date tmp(*this);tmp += day;return tmp;
}Date& Date::operator-=(int day)
{if (day < 0){return *this += (-day);}_day -= day;while (_day <= 0){--_month;if (_month == 0){--_year;_month = 12;}_day += GetMonthDay(_year, _month);}return *this;
}Date Date::operator-(int day) const
{Date tmp(*this);tmp -= day;return tmp;
}// 21:13继续
// ++d1
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}// d1++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp(*this);*this += 1;return tmp;
}Date& Date::operator--()
{*this -= 1;return *this;
}Date Date::operator--(int)
{Date tmp(*this);*this -= 1;return tmp;
}// d1 - d2
int Date::operator-(const Date& d) const
{// 假设左大右小int flag = 1;Date max = *this;Date min = d;// 假设错了，左小右大if (*this < d){max = d;min = *this;flag = -1;}int n = 0;while (min != max){++min;++n;}return n * flag;
}ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{out << d._year << "年" << d._month << "月" << d._day << "日" << endl;return out;
}istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{in >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}

test.cpp

#include "Date.h"//void TestDate1()
//{
//	Date d1(2023, 10, 1);
//	Date d2(2023, 11, 3);
//	d1.Print();
//
//	cout << d1 << d2 << endl;
//	
//
//	cin >> d1 >> d2;
//	cout << d1 << d2 << endl;
//
//	int i = 0;
//	i << 10;
//
//	/*double d = 1.1;
//	int i = 2;
//
//	cout << i;
//	cout << d;*/
//}
//int main()
//{
//	TestDate1();
//	return 0;
//}int main()
{// const对象和非const对象都可以调用const成员函数const Date d1(2025, 10, 31);//d1.Print();Date d2(2025, 1, 1);//d2.Print();cout << &d1 << endl;cout << &d2 << endl;return 0;
}