C++第七弹---类与对象(四)

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1、拷贝构造函数

1.1、概念

1.2、特征

2、运算符重载

2.1、等号运算符重载

总结

1、拷贝构造函数

1.1、概念

在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎。

那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？

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。

1.2、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。

#include<iostream>
using namespace std;
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//C++规定自定义的类型传值调用时都会调用拷贝构造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;
}

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。

内置类型编译器默认生成的拷贝构造函数---浅拷贝

class Date
{
public:Date(int year,int month,int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1(2022, 2, 22);Date d2(d1);return 0;
}

调试结果如下图：

通过调试可以知道，我们不手动写构造函数，编译器会自动生成默认构造函数。

自定义类型

#include<iostream>
using namespace std;
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;
}

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已经可以完成字节序的值拷贝了，还需要自己显式实现吗？
当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？

// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
#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){// 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;
}

注意：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；一旦涉及到资源申请
时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。

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。

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:Date(int year, int minute, int day){cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;}Date(const Date& d){cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;}~Date(){cout << "~Date():" << this << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
Date Test(Date d)
{Date temp(d);return temp;
}
int main()
{Date d1(2022, 1, 13);Test(d1);return 0;
}

注意：此处因为编译器优化的原因只有一次构造函数，两次拷贝构造（传值调用的拷贝构造被优化了）。

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。

2、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：

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
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
4、.* :: 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。

2.1、等号运算符重载

使用公有权限和友元实现全局等于运算符重载

//全局operator==
class Date
{
public:Date(int year = 2022,int month = 2 ,int day = 22){_year = year;_month = month;_day = day;}friend bool operator==(const Date& d1, const Date& d2);
private:int _year;int _month;int _day;
};
// 这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的，那么问题来了，封装性如何保证？
// 这里其实可以用我们后面学习的友元解决，或者干脆重载成成员函数。// 方案1、使用public(公有)访问限定符
//bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
//{
//	return d1._year == d2._year
//		&& d1._month == d2._month
//		&& d1._day == d2._day;
//}//方案2、使用友元，即在类中对函数进行声明，并在函数前面加friend关键字
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}
int main()
{Date d1(2022, 1, 1);Date d2(2022, 1, 2);if (d1 == d2){cout << "d1==d2" << endl;}else{cout << "d1!=d2" << endl;}return 0;
}

使用类成员函数实现等于操作符重载

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}// bool operator==(const Date* this, const Date& d2)// 这里需要注意的是，左操作数是this，指向调用函数的对象// _year 是实质是this->_yearbool operator==(const Date& d){return _year == d._year&& _month == d._month&& _day == d._day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1(2022, 1, 1);Date d2(2022, 1, 2);if (d1 == d2){cout << "d1==d2" << endl;}else{cout << "d1!=d2" << endl;}return 0;
}