C++类与对象中（个人笔记）

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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。
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。

1.构造函数

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

1.1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。
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
  
      // 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
      //Date d3();
 }
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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
 // 将Date类中构造函数放开，代码编译失败，因为一旦显式定义任何构造函数，编译器将不再生成
 Date d1;
 return 0;
 }
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6. d对象调用了编译器生成的默认构造函数，d对象_year/_month/_day是随机值。但如果说d对象里有自定义类型的成员，则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
{
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;
     return 0;
}
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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
{
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 d;
     return 0;
}
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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。

2.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。

2.1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);
}
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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。

//首先d实例化，其成员调用编译器给的默认构造进行初始化，内置类型给了缺省值，自定义类型去调用它的构造函数，因为没写默认构造则也是用编译器给的构造函数，销毁时，内置类型直接回收，自定义类型去调用它的析构函数，而析构函数写了，则调用写的析构函数，然后再调用整体的析构函数（没写则调用编译器给的）
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;
};
int main()
{
 	Date d;
 	return 0;
}
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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。.

3.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。

3.1特性

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(Date d)   // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
    Date(const Date& d)   // 正确写法
 	{
 		_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;
}
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图解如下：

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。

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
{
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);
 	return 0;
}
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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可以完成字节序的值拷贝，但如果类中涉及资源申请时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。

// 这里会发现下面的程序会崩溃掉，需要深拷贝解决。
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;
}
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图解如下：这里其实就是两个对象里的指针指向同一块申请的内存空间导致当s2对象进行析构的时候，已经把申请的内存空间释放了，而s1也会去调用析构函数，再次释放那个申请的空间，造成多次释放，程序奔溃

1. 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
   图解如下：
   
   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。

4.赋值运算符重载

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。

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。这个经常在笔试选择题中出现。

4.1特性

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 (const Date& d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
 
 	Date& operator=(const Date& d)//d1==d2
 	{
 		if(this != &d)
    	{
        	_year = d._year;
        	_month = d._month;
        	_day = d._day;
    	}
        return *this;
 	}
private:
 	int _year ;
 	int _month ;
 	int _day ;
};
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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
   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。

//错误示范！！！
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
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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)
 	{
 		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;
}
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编译器生成的默认赋值运算符重载函数可以完成字节序的值拷贝，但如果涉及资源管理，则还是必须自己写

//错误示范！！！！
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;
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图解如下：

5.日期类的实现

#pragma once
#include<iostream>
#include<stdbool.h>
using namespace std;
class Date
{
	// 友元声明
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
	friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
	int GetMonthDay(int year, int month) const
	{
		const static 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];
	}

	Date()
	{}

	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;

		//检查日期是否合法
		if (month < 1 || month>12 || day<1 || day>GetMonthDay(year, month))
		{
			cout << "非法日期" << endl;
		}
	}

	void Print() const
	{
		cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日"<<endl;
	}

	bool operator<(const Date& d) const
	{
		if (_year < d._year)
		{
			return true;
		}
		else if (_year == d._year && _month < d._month)
		{
			return true;
		}
		else if(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
		
	}

	bool operator==(const Date& d) const
	{
		if (_year == d._year && _month == d._month && _day == d._day)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}

	bool operator<=(const Date& d) const
	{
		return (*this == d) || (*this < d);
	}

	bool operator>(const Date& d) const
	{
		return !(*this <= d);
	}

	bool operator>=(const Date& d) const
	{
		return !(*this < d);
	}

	bool operator!=(const Date& d) const
	{
		return !(*this == d);
	}

	Date& operator+=(int day) 
	{
		if (day < 0)
		{
			return *this -= ( - day);
		}
		_day += day;
		while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
		{
			_month++;
			_day -= GetMonthDay(_year, _month);
			if (_month == 13)
			{
				_year++;
				_month = 1;
			}
		}
		return *this;
	}

	Date operator+(int day) const
	{
		Date tmp(*this);
		tmp += day;
		return tmp;
	}

	Date& operator-=(int day)
	{
		if (day < 0)
		{
			return *this += (-day);
		}
		_day -= day;
		while (_day <= 0)
		{
			_month--;
			_day += GetMonthDay(_year, _month);
			if (_month == 0)
			{
				_year--;
				_month = 12;
			}
		}
		return *this;
	}

	Date operator-(int day) const
	{
		Date tmp(*this);
		tmp -= day;
		return tmp;
	}

	Date& operator++()
	{
		*this += 1;
		return *this;
	}

	Date operator++(int)
	{
		Date tmp(*this);
		*this += 1;
		return tmp;
	}

	Date& operator--()
	{
		*this -= 1;
		return *this;
	}

	Date operator--(int)
	{
		Date tmp(*this);
		*this -= 1;
		return tmp;
	}

	int operator-(const Date& d) const
	{
		Date max = *this;
		Date min = d;
		int flag = 1;
		if (*this < d)
		{
			max = d;
			min = *this;
			flag = -1;
		}
		int n = 0;
		while (min != max)
		{
			++min;
			++n;
		}
		return n * flag;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

ostream& operator<< (ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;
	return out;
}

istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{
	in >> d._year >> d._month >> d._day;
	return in;
}
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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。

6.1const成员的几个问题

1. const对象可以调用非const成员函数吗？
   答：const 对象可以调用非 const 成员函数，因为 const 对象可以调用任何不修改对象状态的成员函数。

2. 非const对象可以调用const成员函数吗？
   非 const 对象可以调用 const 成员函数，因为 const 成员函数承诺不修改对象的状态，所以对于非 const 对象来说是安全的。

3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？
   const 成员函数内可以调用其他的非 const 成员函数，因为 const 成员函数不会修改对象的状态，所以调用其他非 const 成员函数也不会改变对象的状态。

4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？
   非 const 成员函数内可以调用其他的 const 成员函数，因为在非 const 成员函数内调用 const 成员函数是安全的，不会导致对象状态的改变。

7.取地址及const取地址操作符重载

不用管，不重要