C++类和对象—

1. 类的默认成员函数

默认成员函数就是⽤⼾没有显式实现，编译器会⾃动⽣成的成员函数称为默认成员函数。⼀个类，我们不写的情况下编译器会默认⽣成以下6个默认成员函数，需要注意的是这6个中最重要的是前4个，最后两个取地址重载不重要。其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数，移动构造和移动赋值。

2. 构造函数

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(我们常使⽤的局部对象是栈帧创建时，空间就开好了)，⽽是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能，构造函数⾃动调⽤的特点就完美的替代的了Init。

构造函数的特点：

1. 函数名与类名相同。

2. ⽆返回值。 (返回值啥都不需要给，也不需要写void)

3. 对象实例化时系统会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，⼀旦⽤⼾显式定义编译器将不再⽣成。

6. ⽆参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数，都叫做 默认构造函数 。但是这三个函数有且只有⼀个存在，不能同时存在。⽆参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调⽤时会存在歧义。总结⼀下就是不传实参就可以调⽤的构造就叫默认构造。

7. 我们不写，编译器默认⽣成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于⾃定义类型成员变量，要求调⽤这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错。我们要初始化这个成员变量，需要⽤初始化列表才能解。

说明：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原⽣数据类型， 如：int/char/double/指针等，⾃定义类型就是我们使⽤class/struct等关键字⾃⼰定义的类型。

我们来看编译器自动生成的构造函数的行为是什么：（该编译器是VS2022）

//编译器自动生成的构造函数
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;d1.Print();return 0;
}

运行结果：随机值

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:// 1.⽆参构造函数Date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}// 2.带参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//3.全缺省构造函数(与无差构造不能同时存在，会发生调用歧义)// 默认构造只能存在一个/*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;
};int main()
{Date d1; // 调⽤默认构造函数Date d2(2025, 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，否则编译器⽆法// 区分这⾥是函数声明还是实例化对象// 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();错误的创建对象的用法d1.Print();d2.Print();return 0;
}

有一个注意点是：当调用默认构造函数时用Date d1()；的创建对象的方法是错误的；()不能加。

一般情况下编译器自己生成的构造函数不能满足我们的需求，我们需要自己写，但是类似下面这中情况我们可以不写。用两个栈实现队列

#include<iostream>
using namespace std;typedef int STDataType;
class Stack
{
public:Stack(int n = 4){_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;}// ...
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public://编译器默认⽣成MyQueue的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:Stack pushst;Stack popst;
};int main(){MyQueue mq;return 0;}

我们初始化mq时调用编译器自动生成的构造函数，因为MyQueue类的属性只包含两个栈，初始化时就会自动调用栈的构造函数，然而栈的构造函数是我们写好的，所以综上，MyQueue的构造就不用我们直接写了。

3. 析构函数

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，⽐如局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，他就释放了，不需要我们管，C++规定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释放⼯作。析构函数的功能类⽐我们之前Stack实现的Destroy功能，⽽像Date没有Destroy，其实就是没有资源需要释放，所以严格说Date是不需要析构函数的。

析构函数的特点：

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。

2. ⽆参数⽆返回值。 (这⾥跟构造类似，也不需要加void)

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。

4. 对象⽣命周期结束时，系统会⾃动调⽤析构函数。

5. 跟构造函数类似，我们不写编译器⾃动⽣成的析构函数对内置类型成员不做处理，⾃定类型成员会调⽤他的析构函数。

6. 还需要注意的是我们显⽰写析构函数，对于⾃定义类型成员也会调⽤他的析构，也就是说⾃定义类型成员⽆论什么情况都会⾃动调⽤析构函数。

7. 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，如Date；如果默认⽣成的析构就可以⽤，也就不需要显⽰写析构，如MyQueue（两个栈实现队列）；但是有资源申请时，⼀定要⾃⼰写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack。

8. ⼀个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。

#include<iostream>
using namespace std;typedef int STDataType;class Stack{public:Stack(int n = 4){_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_a = nullptr;_top = _capacity = 0;}private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;};// 两个Stack实现队列class MyQueue{public://编译器默认⽣成MyQueue的析构函数调⽤了Stack的析构，释放的Stack内部的资源// 若显⽰写析构，也会⾃动调⽤Stack的析构/*~MyQueue(){}*/private:Stack pushst;Stack popst;};int main(){Stack st;MyQueue mq;return 0;}

如果MyQueue中还有除了stack还有资源那么自己写MyQueue时只要释放stack以外的资源就好了，stack的析构还是会自己调用的。

对⽐⼀下⽤C++和C实现的Stack解决之前括号匹配问题isValid，我们发现有了构造函数和析构函数确实⽅便了很多，不会再忘记调⽤Init和Destory函数了，也⽅便了不少。

4. 拷⻉构造函数

如果⼀个构造函数的第⼀个参数是⾃⾝类类型的引⽤，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数也叫做拷⻉构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。

拷⻉构造的特点：

1. 拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。

2. 拷⻉构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引⽤，使⽤传值⽅式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调⽤。

3. C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。

4. 若未显式定义拷⻉构造，编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造对内置类型成员变量会完成值拷⻉/浅拷⻉(⼀个字节⼀个字节的拷⻉)，对⾃定义类型成员变量会调⽤他的拷⻉构造。

5. 像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造就可以完成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现拷⻉构造。像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造完成的值拷⻉/浅拷⻉不符合我们的需求，所以需要我们⾃⼰实现深拷⻉(对指向的资源也进⾏拷⻉)。像MyQueue（两个栈实现队列）这样的类型内部主要是⾃定义类型Stack成员，编译器⾃动⽣成的拷⻉构造会调⽤Stack的拷⻉构造，也不需要我们显⽰实现MyQueue的拷⻉构造。这⾥还有⼀个⼩技巧，如果⼀个类显⽰实现了析构并释放资源，那么他就 需要显⽰写拷⻉构造，否则就不需要。

6. 传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造，传引⽤返回，返回的是返回对象的别名(引⽤)，没有产⽣拷⻉。但是如果返回对象是⼀个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使⽤引⽤返回是有问题的，这时的引⽤相当于⼀个野引⽤，类似⼀个野指针⼀样。传引⽤返回可以减少拷⻉，但是⼀定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能⽤引⽤返回。

第2点看下图

我们看到用d1初始化d2，但是d1传值传参时需要调用拷贝构造，我们本身就是要调用拷贝构造，但是传值传参是又调用拷贝构造就会导致无穷递归调用。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){cout << "Date(const Date& d)" << endl;_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};void Func1(Date d){cout << &d << endl;d.Print();}// Date Func2()Date& Func2(){Date tmp(2024, 7, 5);tmp.Print();return tmp;}int main(){Date d1(2024, 7, 5);/* C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥传值传参要调⽤拷⻉构造所以这⾥的d1传值传参给d要调⽤拷⻉构造完成拷⻉，传引⽤传参可以较少这⾥的拷⻉*/Func1(d1);cout << &d1 << endl;return 0;}

运行结果：

给Func传值时会调用拷贝构造，我们也可以看到原来的d1和调用函数拷贝构造的d的地址是不一样的。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:
//这样写不是拷贝构造第一个参数必须是本身类类型的引用，
//这样写的话再进行函数调用时就会很麻烦Date(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(2024, 7, 5);
//如果咋样写构造函数不是，他不是拷贝构造，调用时还有取地址很鸡肋，在这里我们也可以看到
//引用和指针是相辅相成的。虽然引用的底层是指针但是使用引用的场景不能被指针替代。Date d2(&d1);d1.Print();d2.Print();return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){cout << "Date(const Date& d)" << endl;_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(2024, 7, 5);//拷贝构造也可以这样写Date d2 = d1;d1.Print();d2.Print();return 0;}

拷贝构造调用也可以写成上面的形式，这种形式看着就很舒服了。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){cout << "Date(const Date& d)" << endl;_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};Date& Func2(){Date tmp(2024, 7, 5);tmp.Print();return tmp;}int main(){// Func2返回了⼀个局部对象tmp的引⽤作为返回值//Func2函数结束，tmp对象就销毁了，相当于了⼀个野引⽤Date ret = Func2();ret.Print();return 0;}

运行结果：

调用func2()时会创建一个对象，打印出来，并返回该对象的引用，但是出函数时栈帧就被销毁了，返回的是一个野引用返回后，赋值进行拷贝构造，但是打印ret时是随机值，原因就是返回了野引用。

//编译报错：error C2652: “Date”: ⾮法的复制构造函数: 第⼀个参数不应是“Date”
Date(Date d)
{cout << "Date(const Date& d)" << endl;_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;
}

如果我们写构造函数时没有传类的引用，那么会报错，会产生无穷递归。

若是Stack类我们自己不写拷贝构造进行浅拷贝，那么对于STDateType* _a就会仅仅进行地址的拷贝导致有两个对象的属性都指向_a中的资源，生命周期结束时就会对该资源进行两次free发生报错。

5. 赋值运算符重载

5.1 运算符重载

• 当运算符被⽤于类类型的对象时，C++语⾔允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定类类型对象使⽤运算符时，必须转换成调⽤对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。

• 运算符重载是具有特姝名字的函数，他的名字是由operator和后⾯要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。

• 重载运算符函数的参数个数和该运算符作⽤的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数，⼆元运算符有两个参数，⼆元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数，右侧运算对象传给第⼆个参数。

• 如果⼀个重载运算符函数是成员函数，则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算符重载作为成员函数时，参数⽐运算对象少⼀个。

• 运算符重载以后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。

• 不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：⽐如operator@。

• .* :: sizeof ?: . 注意以上5个运算符不能重载。(选择题⾥⾯常考，⼤家要记⼀下)

• 重载操作符⾄少有⼀个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如： int

operator+(int x, int y)

• ⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义，⽐如Date类重载operator-就有意

义，但是重载operator+就没有意义。 • 重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，⽆法很好的区分。C++规定，后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，⽅便区分。

• 重载<<和>>时，需要重载为全局函数，因为重载为成员函数，this指针默认抢占了第⼀个形参位

置，第⼀个形参位置是左侧运算对象，调⽤时就变成了对象<<cout，不符合使⽤习惯和可读性。

重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对

象。

.*操作符我们可能很陌生，我们看一下：

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
public:void func(){cout << "A::func()" << endl;}
};
typedef void(A::* PF)();
int main()
{//回调函数//这里需要&，算是一种规定PF pf = &A::func;A aa;(aa.*pf)();return 0;
}

在进行回调函数时我们会用到，但一般情况下我们很少使用该运算符。