【C++】类和对象2：默认成员函数+操作符重载

本篇是类和对象的第二站🚌

主要讲述类的几个默认成员函数，以及操作符重载

本篇博客会涉及到很多之前C++专栏里面提到的知识点，建议连起来观看。

感谢你关注慕雪，欢迎来我的寒舍坐坐❄慕雪的寒舍

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[TOC]

默认成员函数

当我们创建一个类的时候，即便类里面啥都不放，都会自动生成下面6个默认成员函数

它们都有啥功能呢？且听我一一道来

1.构造函数

众所周周知，当我们写C语言的顺序表、链表等代码的时候，一般都会写一个Init函数来初始化内容。

void Init()
{
	a=(int*)malloc(sizeof(int)*4);
	size=0;
	capa=4;
}

但是这样有一个缺点，就是不够智能，需要我们自己来调用它进行初始化。

于是C++就整出来了一个构造函数来解决这个问题

1.1特性

构造函数：名字和类名相同，创建类对象的时候编译器会自动调用，初始化类中成员变量，使其有一个合适的初始值。构造函数在对象的生命周期中只调用一次

构造函数有下面几个特性：

1. 函数名和类名相同
2. 无返回值
3. 构造函数可以重载
4. 对象实例化的时候，编译器会自动调用对应的构造函数
5. 如果你自己不写构造函数，编译器会自己创建一个默认的构造函数

1.2基本使用

下面用一个队列来演示一下构造函数

class Queue{
public:
    Queue()
    {
        cout<<"Queue Init"<<endl;//测试是否调用
        _a=(int*)malloc(sizeof(int)*4);
        _size=0;
        _capa=4;
    }
    void Print()
    {
        cout<<this<<": ";
        cout<<"size: "<<_size<<" ";
        cout<<"capa: "<<_capa<<endl;
    }
private:
    int* _a;
    int _size;
    int _capa;
};

可以看到，在创建对象q1的时候，编译器就自动调用了类中的构造函数，帮我们初始化了这个队列

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除了上面这种最基本的无参构造函数以外，一般写构造函数的时候，我们都会带一个有缺省值的参数，这样可以更好地灵活使用这个队列

Queue(int Capacity=4)
{
    _a=(int*)malloc(sizeof(int)*Capacity);
    _size=0;
    _capa=Capacity;
}

调用这种构造函数也更加灵活，我们可以根据数据类型的长度，来创建不同容量的队列，避免多次realloc造成的内存碎片

Queue q1;//调用无参的构造函数
Queue q2(100);//调用带参的构造函数

多种构造函数是可以同时存在的，不过！它们需要满足函数重载的基本要求

当你调用一个无参的函数，和一个全缺省的函数的时候，编译器会懵逼！

Queue();
Queue(int Capacity=4);
//这两个函数不构成重载，会报错

正确的重载应该是下面的情况

Queue();
Queue(int Capacity);

编译器在创建对象的时候，就会智能选择这两个构造函数其中之一进行调用。但是同一个对象只会调用一个构造函数

1.3编译器默认生成的构造函数

上面提到过，如果我们不写构造函数，编译器会自己生成一个。

但测试过以后，你会发现，这个默认生成的构造函数，好像啥事都没有干——或者说，它把_a _b _c 都初始化成了随机值！

实际上，编译器默认生成的构造函数是不会处理内置类型的

• 内置类型：int、char、float、double……
• 外置类型：自定义类型（其他的类）

在处理的时候，编译器忽略内置类型；外置类型会调用它的构造函数

class Date{
public:
    //默认构造函数：不传参就能调用的
    //1.全缺省 2.无参 3.编译器自动生成
    //可以是半缺省的，但是不实用
    Date(int year=2022,int month=2,int day=30)
    {
        _year=year;
        _month=month;
        _day=day;
    }
    void Print()
    {
        cout<<_year<<"-"<<_month<<"-"<<_day<<endl;
        _A.Print();
    }
private:
    //编译器会自动生成构造函数（如果你没有自己写的话）
    //自动生成的构造函数是不会初始化内置类型的
    //内置类型：int,char,double等等
    int _year;
    int _month;
    int _day;
    //外置类型：自定义类型
    //外置类型会调用它自己的默认构造函数
    Queue _A;
};

可以看到，编译器调用了自己的构造函数的同时，还调用了外置类型Queue的构造函数，搞定了它的初始化

如果我们去掉Date的构造函数，就能看到下面的情况。Queue成功初始化，但是内置类型的年月日都是随机值

一般情况下一个C++类都需要自己写构造函数，下面这两个情况除外

1. 类里面的成员都是自定义类型成员（且有自己的构造函数）
2. 如果还有内置类型成员，声明时给了缺省值

注：只有类在声明变量的时候才可以给缺省值

//下面的情况就不需要写
class MyS{
    
private:
      Queue q1;//自定义类型
      Queue q2;
      int a=1;//内置类型声明的时候给了缺省值
};

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1.4初始化列表

除了上面的方式之外，还有一种构造函数的使用方式为初始化列表

Date(int year=2022,int month=2,int day=30)
    :_year(year),
	_month(month),
	_day(day)
{}

• 每个成员变量只能在初始化列表中出现一次
• 类中包含以下成员必须在初始化列表中进行初始化
  • 引用
  • const成员
  • 自定义类型成员

一般情况下，建议使用初始化列表进行初始化。因为对于自定义类型的成员变量，初始化列表的优先级是高于{ }里面的内容的。

这里还有非常重要的一点！

成员变量在类中声明的顺序就是初始化列表的顺序，而并非初始化列表自己的顺序！

• 怎么理解呢？看下面这个代码

class Date{
public:
Date(int year=2022,int month=2,int day=30)
    :_day(day),
    _year(year),
	_month(month)
	
{}
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

即便我们把_day放在了初始化列表的首位，但由于它是在最后声明的。所以构造函数走初始化列表的时候，会依据声明顺序，依次初始化年、月、日。

• 这会引起什么问题？再来看看一个错误示例

class Date{
public:
Date(int year=2022,int month=2,int day=30)
    :_day(day),
    _year(year),
	_month(_day)
{}
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

当我们用上面这个初始化列表的时候，我们本意是想在初始化完_day以后，将_day的值赋给_month。但由于_month的声明顺序在_day之前，所以_month(_day)会先执行，此时的_day尚为随机值，这就导致月份变成随机值了！

这只是一个示例，实际上肯定不会用天数初始化月数，范围不一样

最好的办法，就是声明顺序和初始化列表的顺序保持一致！

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1.5 explicit关键字

构造函数不仅可以构造与初始化对象，对于单个参数的构造函数，还具有隐式类型转换的作用。

class Date
{
public:
    //正常的构造函数
    //Date(int year)
    //    :_year(year)
    //    {}
	
    explicit Date(int year)
        :_year(year)
        {}
private:
    int _year;
    int _month:
    int _day;
}；
void TestDate()
{
    Date d1(2018);
    // 用一个整形变量给日期类型对象赋值
    // 实际编译器背后会用2019构造一个无名对象，最后用无名对象给d1对象进行赋值
    d1 = 2019;
}

当我们调用赋值的时候，实际上编译器会先用2019构造出一个date类型对象，再调用赋值重载（这里还没有写）赋值给d1。这就是一个隐式类型转换

如果我们用explicit修饰了这个构造函数，那么编译器将不会进行此类隐式类型转换！

1.6规范命名类的成员变量

为了更好的使用构造函数，以及区分类内外的函数类型

一般我们定义类中的成员变量的时候，都会使用一个下划线进行标明_YEAR

在一些地方，你会看到函数名前面也带了一个_，这一般表明该函数是另外一个函数的子函数，同样是用于区分的。

不同人的代码风格不同，你可以选择你自己喜欢的风格，但不能影响我们程序的正常使用

比如下面这种情况，就会影响类的构造了

class Date{
public:
    Date(int year=2022)
    {
        year=year;
    }
private:
    int year;
};

请问year=year里面的这个year，到底是成员变量，还是构造函数的传参呢？编译器又双懵逼了

实际上，编译器在找year的时候，会先在当前{ }中找，找到了传参的year，就不会去找其他地方的year了。所以这个语句实际上是传参过来的year自己给自己赋值，编译器会报错。

1.7初始化列表/函数体/缺省值

在VS2019里面测试了一下运行顺序

• 缺省值/初始化列表（缺省值会被处理成初始化列表）
• 函数体内

在下面的测试用例中，我用注释标出了初始化的顺序

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class inclass {
public:
	inclass(int a = -10,const string& info = "dft") :_a(a) {
		cout << "init class | " << info << endl;
	}
	inclass(const inclass& d) {
		_a = d._a;
		cout << "init class copy" << endl;
	}
	int _a;
};

class myclass {
public:
	myclass(int c)
		:_c(c),// 3
    // 6 这里给变量_f调用了默认构造函数
		_g(5,"_g")// 7
	{	
		_d = 2; // 8
		_f = inclass(6,"_f");// 9 _f实际上构造了两次
		cout << "init myclass" << endl;
	}
private:
	int _a = -1;// 1
	const int _b = -3;// 2
	int _c;
	int _d;
    int _dd = -5;// 4 
	inclass _e = inclass(4,"_e"); // 5 初始化列表中直接构造
	inclass _f; 
	inclass _g;
};

int main()
{
	myclass b(50);
	return 0;
}

运行输出如下，其中第二行的dft是编译器在初始化列表阶段给变量_f调用的默认构造函数（因为inclass的构造函数写了全缺省）

init class | _e
init class | dft
init class | _g
init class | _f
init myclass

而且这里我们能看出，即便采用 inclass _e = inclass(4,"_e"); 这种形式给自定义类型赋值，最终编译器也会优化成在初始化列表阶段直接调用构造函数；

2.析构函数

和构造函数相对应，析构函数是对象在出了生命周期后自动调用的函数，用来爆破对象里的成员（如进行free操作）

生命周期是离这个对象最近的{ }括号

2.1特性

• 析构函数名是在类名前加~
• 无参数，无返回值
• 一个类只能有一个析构函数
• 如果你没有自己写，编译器会自动生成一个析构函数

和构造函数一样，编译器自己生成的析构函数不会处理内置类型；会调用外置类型的析构函数

2.2基本使用

析构函数的定义和我们在外部写的Destroy函数一样，主要执行free操作

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
using namespace std;

class Queue{
public:
    Queue()
    {
        cout<<"Queue"<<endl;//测试是否调用
        _a=(int*)malloc(sizeof(int)*4);
        _size=0;
        _capa=4;
    }
    void Print()
    {
        cout<<this<<": ";
        cout<<"size: "<<_size<<" ";
        cout<<"capa: "<<_capa<<endl;
    }
    ~Queue()
    {
        //析构函数
        free(_a);
        _a=nullptr;
        _size=_capa=0;
        cout<<"distory:"<<this<<endl;//测试调用
    }
private:
    int* _a;
    int _size;
    int _capa;
};

假设我们在main函数里面定义了两个对象，你能说出q1和q2谁先进行析构函数的调用吗？

可以看到，先调用的是q2的析构函数

因为在底层操作中，编译器会给main函数开辟栈帧

栈遵从后进先出的原则，q2是后创建的，所以在析构的时候会先析构

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3.拷贝构造

3.1特性和使用

拷贝构造是一个特殊的构造函数，它的参数是另外一个Date类型。在用已有的类类型对象来创建新对象的时候，由编译器自动调用

因为拷贝的时候我们不会修改d的内容，所以传的是const

另外，我们必须进行传引用调用！

这里补充说明一下，下面的这个函数，在传参的时候，编译器会去调用Date的拷贝构造

void func(Date d);

如果你没有写拷贝构造，或者拷贝构造里面不是传引用，编译器会就递归不断创建新的对象进行值拷贝构造，程序就死循环辣

//拷贝构造，如果不写的时候，编译器会默认生成一个
    //对内置类型进行值拷贝(浅拷贝)
    Date(const Date& d)
    {
        _year=d._year;
        _month=d._month;
        _day=d._day;
        //外置类型会调用外置类型的拷贝构造
        Queue b(_A);
    }

和构造、析构不同的是，编译器自己生成的拷贝构造终于有点用了

• 它会对内置类型进行按内存存储的字节序完成拷贝，这种称为值拷贝（又称浅拷贝）
• 对外置类型会调用它的构造函数

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3.2外置类型拷贝问题

但是！如果你使用了外置类型，该类型中包含malloc的时候，编译器默认生成的构造函数就不能用辣！

因为这时候，编译器默认生成的拷贝构造会进行值拷贝，拷贝完了之后，就会出现q1和q2指向同一个空间的情况。修改q2会影响q1，free的时候多次释放同一个空间会报错，不符合我们的拷贝构造的要求

注意注意，malloc不行的原因是，数据是存在堆区里面，拷贝的时候，q2的_a得到的是一个地址，而不是拷贝了新的数据内容。

如果你在类里面定义了一个int arr[10]数组，这时候拷贝构造就相当于memcpy，是可以完成拷贝的工作的。

如何解决这个问题呢？我们需要使用深拷贝

这里我还没有学到那个地方，后续写深浅拷贝的博客的时候，再来填上这个坑

黑马16分钟视频速成完毕，前来填坑

3.3深拷贝

3.3.1new和delete

这里先给大家从C语言转到C++，讲解一下new和delete关键字，它们分别对应malloc和free

非常简单！比malloc的使用简单多了！

int main()
{
    int*p1=new int;//开辟一个int类型的空间
    int*p2=new int(10);//开辟一个int类型的空间，并初始化为10
    int*p3=new int[10];//开辟10个int类型的空间
    //注意后两个的括号区别！
    
    delete p1;//销毁p1指向的单个空间
    delete p2;//同上
    
    //delete p3;//销毁p3指向的第一个空间，不能用于数组
    delete[] p3;//销毁p3指向的数组
    
    return 0;
}

怎么样？是不是超级简单！

3.3.2深拷贝实现

在上面写道过，编译器会自动生成拷贝构造函数，完成值拷贝工作。但是队列的代码里面包含堆区的空间，需要我们正确释放。这时候就需要自己写一个拷贝构造完成深拷贝👇

//拷贝构造
Queue(const Queue& q)
{
    _a=new int[q._capa];//注意解引用
    memcpy(_a, q._a, q._capa*sizeof(int));//拷贝内容
    _size=q._size;
    _capa=q._capa;
}

用下面这个队列的代码来测试深拷贝

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
using namespace std;

class Queue{
public:
    Queue()
    {
        cout<<"Queue Init"<<endl;//测试是否调用
        //_a=(int*)malloc(sizeof(int)*4);
        _size=0;
        _capa=4;
        _a=new int[_capa];
    }
    //拷贝构造
    Queue(const Queue& q)
    {
        cout<<"Queue Copy"<<endl;
        _a=new int[q._capa];
        memcpy(_a, q._a, q._capa*sizeof(int));
        _size=q._size;
        _capa=q._capa;

    }
    void Set()
    {
        for (int i = 0; i < _capa; i++)
        {
            _a[i] = i + 1;
        }
    }
    void Print()
    {
        cout<<"this:"<<this<<" ";
        cout<<"_a:"<<_a<<" ";
        cout<<"size: "<<_size<<" ";
        cout<<"capa: "<<_capa<<endl;
        for(int i=0;i < _capa;i++)
        {
            cout<<_a[i]<<" ";
        }
        cout<<endl;
    }
    ~Queue()
    {
        //析构函数
        //free(_a);
        delete[] _a;
        _a=nullptr;
        _size=_capa=0;
        cout<<"distory:"<<this<<endl;
    }
private:
    int* _a;
    int _size;
    int _capa;
};

int main()
{ 
    Queue q1;
    q1.Set();
    q1.Print();
    cout<<endl;
    Queue q2=q1; 
    q2.Print();

    cout<<endl;
    return 0;
}

3.3.3深拷贝效果

先注释掉Queue的拷贝构造函数析构函数（不然会报错）

看一看，发现在不写拷贝构造函数的时候，q2和q1的_a指向了同一个地址

取消析构函数的注释，可以看到两次释放同一片空间，发生了报错

如果我们把写好的深拷贝构造加上，就不会出现这个问题

当你加上给_a里面初始化一些数据，以及打印_a数据的函数后，就可以看到，不仅q2的_a有了自己全新的地址，其内部的值也和q1一样了

这样写出来的拷贝构造，即便把队列中的int* _a修改为char*或者其他类型，都能正确完成拷贝工作

这里有一个小点哈，就是打印char* _a的地址的时候，咱需要用printf而不是cout，因为cout会把_a直接当作字符串打印了，效果就变成了下面这样

用printf来控制输出格式为%x即可

printf("_a:%x ",_a);

4.运算符重载

4.1定义

在讲解赋值运算符重载之前，我们可以来认识一下完整的运算符重载

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。

函数名为：关键字 operator运算符，如operator=

函数原型：返回值类型 operator操作符(参数列表)，如Date operator=();

下面有几点注意：

• 重载操作符必须有一个自定义类型的操作数（即操作符重载对内置类型无效）
• 不能通过其他符号来创建新的操作符
• 对于类类型的操作符重载，形参比操作数少一个传参（因为有一个默认的形参this指针）
• 这5个操作符是不能重载的：.*、::、sizeof、? :、.

4.2基本使用

以下是在全局定义的操作符重载，用于判断日期是否相等

bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
    return d1._year == d2._year;
    && d1._month == d2._month
    && d1._day == d2._day;
}

当我们在main函数中使用d1==d2的时候，编译器就会自动调用该操作符重载

当然，你也可以自己来传参使用，如if(operator==(d1,d2))

但是这样非常不方便，和调用一个而普通函数没啥区别，压根算不上操作符重载。所以我们一般是在类里面定义操作符重载的

当我们把它放入类Date中间，就需要修改成下面这样

bool operator==(const Date& d2)
{
    return _year == d2._year;
    && _month == d2._month
    && _day == d2._day;
}

编译器在调用的时候，会优化成下面这样

bool operator==(Date* this, const Date& d2)
//显示调用为 d1.operator==(d2);

而在main里面使用的时候，这个重载后的操作符和原本的使用方法完全相同

Date d1(2022,6,1)
Date d2(2022,5,1)
d1==d2;//自动调用操作符重载d1.operator==(d2);

后续会以日期类为样板，实现更多的操作符重载

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4.3赋值运算符重载

因为每一个类都有不同的成员，编译器不可能智能的进行赋值操作。这时候就需要我们自己写一个赋值运算符重载来进行赋值操作了

以日期类为例，赋值操作其实就是把内置类型成员一一赋值即可

Date& operator=(const Date& d){
    if(this != &d)//避免自己给自己赋值
    {
        _year=d._year;
        _month=d._month;
        _day=d._day;
    }
    return *this;
}

编写赋值重载代码的时候，需要注意下面己点：

• 返回值和参数类型（注意要引用传参，不然会调用拷贝构造）
• 检测是否自己给自己赋值（避免浪费时间）
• 因为返回的是*this，出了函数后没有销毁，所以可以用传引用返回
• 一个类如果没有显式定义赋值运算符重载，编译器也会自己生成一个，完成对象按字节序的值拷贝（浅拷贝）。

如果类中有自定义类型，编译器会默认调用它的赋值运算符重载。

4.4深拷贝

同样的，对于使用了动态内存管理的成员变量而言，在进行赋值重载的时候，也需要考虑：原有维护的空间是否足够保存新的数据？

• 如果长度足够，我们可以考虑擦除原有数据，并将新数据拷贝上去。
• 如果长度不够，我们需要重新申请一片新空间，并释放原有空间。

下面是一个需要深拷贝的场景的代码示例。

示例

Queue &operator=(const Queue &q)
{
    cout << "Queue& operator=" << endl;
    if(q._capa > _capa)
    {
        delete _a; // 删除原有数据
        _a = new int[q._capa];//申请新空间
        _capa = q._capa;
    }
    // 拷贝数据
    memcpy(_a, q._a, q._capa * sizeof(int));
    _size = q._size;
}

尝试用下面的代码调用赋值重载

Queue q3;
q3.Set();
q3.Print();

q1 = q3; 
q1.Print();

可以看到，因为q1原有长度足够存放，所以它没有申请新的空间，且q1中的内存地址和q3也不一样，符合我们深拷贝的预期

this:0x7fff1f9ba7f0 _a:0x561ca4ace300 size: 0 capa: 4
1 2 3 4 
Queue& operator=
this:0x7fff1f9ba7d0 _a:0x561ca4ace2c0 size: 0 capa: 4
1 2 3 4 

自拷贝判断

但是，上面实现的这个赋值重载有一个严重的问题：没有进行自拷贝判断！假设我们让q1=q1；

函数一进来，会把q1的内容拷贝给q1自己，这部分其实就有点浪费，没有意义！而如果有人不小心把这里面的capa判断写错了，变成>=的判断的话，那问题就更大了！

• 因为q1自己和自己的capa肯定是相同的
• 所以程序会进入if的分支，将原有空间删除，申请新空间
• 再进行拷贝。

可这样一操作，q1原本的空间就被销毁了，原有保存的数据都被错误清空了！！！后续的memcpy也是在拷贝个寂寞。不仅浪费了时间，还搬起石头砸自己的脚。

结果就是：我调用了q1=q1的自赋值，成功的在不侵入你这个对象的情况下把对象里面的内容清空了……

Queue &operator=(const Queue &q)
   {
       cout << "Queue& operator=" << endl;
       if(q._capa >= _capa) // error
       {
           delete _a; // 删除原有数据
           _a = new int[q._capa];//申请新空间
           _capa = q._capa;
       }
       // 拷贝数据
       memcpy(_a, q._a, q._capa * sizeof(int));
       _size = q._size;
   }

用上面这个错误代码进行自赋值的错误情况测试，会发现q1中的内容已经变成了未初始化的随机值。

Queue& operator=
this:0x7ffd92744130 _a:0x55e199ce92c0 size: 0 capa: 4
1578736873 5 0 0 

所以，这里不仅capa的判断条件不能写错，还一定要加上自赋值判断！

Queue &operator=(const Queue &q)
{
    cout << "Queue& operator=" << endl;
    if(this == &q)//判断地址是否相等
    {
        return *this;
    }
    if(q._capa > _capa)
    {
        delete _a; // 删除原有数据
        _a = new int[q._capa];//申请新空间
        _capa = q._capa;
    }
    // 拷贝数据
    memcpy(_a, q._a, q._capa * sizeof(int));
    _size = q._size;
    return  *this;
}

当然，这个简单的demo其实也有些不合理的地方，比如如果我的传入的对象capa比当前已有capa小很多呢？虽然这种情况也是当前capa大于传入的capa，不需要申请新空间，但会造成严重的空间浪费

• q1的capa是10000
• q2的capa是10
• 执行q1=q2，上述赋值重载代码不会对q1的空间进行操作，而是直接拷贝q2的内容到q1已有空间中。
• 假设在这之后有很长一段时间q1都没有被插入新的值
• 此时就出现了严重的空间浪费（q1申请了大量空间却没有使用）

所以，这个demo只是用来给你演示不写自拷贝（或者说是自赋值）检测可能出现的问题，实际场景可能更加复杂。

自拷贝判断会影响性能吗？

之前在B站看到了一个视频，up的观点是不应该写自拷贝判断，因为它是一个没有必要的判断，应该从程序本身不进行自拷贝操作来解决这个问题。

其中评论区的讨论主要在于，自拷贝判断根本不会有多大的性能损耗，但不写自拷贝判断可能产生的问题更多。

自拷贝会影响性能是肯定的，我们要关注的应该是它是否利大于弊。

而且，你不能妄想于整个项目，所有参与的程序员都能做到按规范编写，不会不小心写出自拷贝的问题。对于代码规范和静态代码检测而言，不写自拷贝判断都是一个不允许的情况。

因此，加上自拷贝肯定是个更优解，因为加上是“准没错”，但不加上字拷贝导致出现其他的bug，恐怕大伙就要来找你麻烦了……毕竟在某种程度上，这算是一个比较低级的错误。

我还看到了一个有趣的评论：与其有时间思考这个问题，还不如给他加上省事。不动脑子的方法才是最好的方法。

4.5拷贝构造和赋值重载的调用问题

当赋值操作符和拷贝构造同时存在的时候，什么时候会调用赋值，什么时候会调用拷贝构造呢？

Date& operator=(const Date& d)
{
    cout<<"赋值重载"<<endl;
    if(this != &d)//避免自己给自己赋值
    {
        _year=d._year;
        _month=d._month;
        _day=d._day;
    }
    return *this;
}
Date(const Date& d)//拷贝构造
{
    cout<<"拷贝构造"<<endl;
    _year=d._year;
    _month=d._month;
    _day=d._day;
}

在这拷贝构造和赋值重载两个函数中添加cout进行打印提示，可以看到：

• 如果对象在之前已经存在，就会调用赋值重载
• 如果是一个全新的变量在定义的时候初始化，就调用的是拷贝构造

5.const成员

5.1用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，实际修饰的是该成员函数隐含的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。

基本的修饰方法如下，在函数的括号后加const即可

void Print()const
{
	cout<<_year<<endl;
}

实际修饰的是该函数隐含的this指针

this指针本身是Date*const类型的，修饰后变为const Date* const类型

void Print(const Date* const this)
{
	cout<<_year<<"-"<<_month<<"-"<<_day<<endl;
}

①实例-权限问题

这么说好像有点迷糊，我们用实例来演示一下为什么需要const修饰成员函数

class Date{
public:
    Date(int year=2022,int month=2,int day=30)
    {
        _year=year;
        _month=month;
        _day=day;
    }
    void Print()
    {
        cout<<_year<<"-"<<_month<<"-"<<_day<<endl;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

假设我们需要在函数中调用Print函数，在main中是可以正常调用的

int main()
{
	Date d1(2022,5,10);
    d1.Print();
    return 0;
}

但当你用一个函数来进行这个操作的时候，事情就不一样了

void TEST(const Date& d)
{
	d.Print();//d.Print(&d) -->const Date*
}
int main()
{
	Date d1(2022,5,10);
    d1.Print();//d1.Print(&d1) -->Date*
    TEST(d1);
    
    return 0;
}

这时候我们进行了引用调用，因为在TEST中我们不会修改d1的内容，所以用const进行了修饰

• 这时候TEST中的d.Print()函数调用，传入的是const Date*指针，指针指向的内容不能被修改
• main中的d1.Print();函数调用，传入的是Date*指针

于是就会发生权限冲突问题👇

这时候如果我们在函数后面加了const，就可以避免此种权限放大问题。这样不管是main函数还是TEST函数中对Print()函数的调用，就都可以正常打印了！

总结一下：

• const对象不可以调用非const成员函数（权限放大）
• 非const对象可以调用const成员函数（权限缩小）
• const成员函数内不可以调用其他非const成员函数（权限放大）
• 非const成员函数可以独调用其他const成员函数（权限缩小）

---

②什么时候需要使用？

众所周周知，const修饰指针有下面两种形式

• 在*之前修饰，代表该指针指向对象的内容不能被修改（地址里的内容不能改）
• 在*之后修饰，代表该指针指向的对象不能被修改（指向的地址不能改）

this指针本身就是类型名* const类型的，它本身不能被修改。加上const之后，this指向的内容，既类里面的成员变量也不能被修改了。

知道了这一点后，我们可以合理的判断出：只要是需要修改类中成员变量的函数，就不需要在()后面加const修饰

如果一个函数中不需要修改成员变量，就可以加const进行修饰

注意：如果你用了声明和定义分离的写法，那么声明和定义的函数都需要加上const修饰

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③出错提醒

这里有一点需要提醒的是，如果你对某一个函数进行了const修饰，那么这个函数里面包含的其他类里面的函数，都需要进行const修饰。不然就会报错

出现该报错的情况如下

这个情况也提醒我们，不能在const修饰的函数中，调用非const修饰的成员函数

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5.2取地址及对const取地址重载

最后两个默认成员函数，编译器会自动生成。这两个函数一般都不需要重载，毕竟返回的本身就是一个this指针，没有什么奇怪的地方

class Date{ 
public :
     Date* operator&()
     {
         return this ;
     }
    
     const Date* operator&()const
     {
     	return this ;
     }
private :
     int _year ; 
     int _month ;
     int _day ;
};

只有特殊情况，我们需要让&只获取特定内容的时候，才需要手动重载这两个函数

6.构造，析构顺序

下面这个代码是一个很好的示例（22.12.31）

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
 
class A{
public:
    A(int count)
    {
        c = count;
        cout << c << " init this:: " << this << endl;
    }
 
    ~A()
    {
        cout << c << " des this:: " << this << endl;
    }
private:
    int c;
};
 
A a1(1);//全局
 
int main()
{
    A* p = new A(2);//堆区
    A a2(3);//栈区
    static A a3(4);//静态区
 
    cout << "#####" << endl;
    delete p;//堆区被主动释放，肯定是第一个析构的
}

最终打印的结果如下

1 init this:: 00D4E464
2 init this:: 0160F558
3 init this:: 0133F9D8
4 init this:: 00D4E46C
#####
2 des this:: 0160F558
3 des this:: 0133F9D8
4 des this:: 00D4E46C
1 des this:: 00D4E464

总结：

• 构造顺序和写代码的运行顺序一致
• 析构时候，堆区若手动delete，那么肯定是按delete的顺序析构的
• 自动析构的时候，遵循栈-静态-全局的顺序析构

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日期类的实现

类和对象第一站🚌中提到过，在项目协作的时候，我们一半要用定义和声明分离的形式来些一个项目。

下面就让我们用日期类来演示这样的操作

在类中定义的函数会被默认设置为内联，我们的目标就是：短小函数在.h中定义，长函数在.h中声明，在.cpp中定义

至于源码和解析嘛……大家直接来我的gitee仓库看吧！【传送门】

注释写的很详细了⏲有啥问题可以在下面留言哦

特殊：对<<和>>的重载

这里的<<和>>主要是在使用cin和cout的时候需要使用

①简单了解io

在cplusplus网站上，你可以看到下面这一副图。在使用cin和cout的时候，我们其实分别调用了不同头文件的内容。

• cin：istream
• cout、cerr、clog：ostream

实际上，流是一个类型的对象，这个对象完成了输入和输出的操作

流操作是系统GUI支持的（了解一下就行，我也不懂）

在cout的定义中，你可以看到，实际上cout为了完成自动识别类型进行输出操作的工作，对各种类型进行了操作符重载operator<<

显然，这部分重载中不包含自定义类型，所以我们需要来仿照这里的函数，进行重载操作

这里涉及到了友元函数，在类和对象的下一篇博客中我会写道。不过现在你只需要知道，友元函数是某一个类的朋友，目的是在类外访问类里面的成员变量

友元函数可以直接访问类的私有成员，它是定义在类外部的普通函数，不属于任何类，但需要在类的内部声明，声明时需要加friend关键字。

②实现

最后实现的效果如下，头文件中在最前面进行声明

//这两个是友元函数(因为需要在类外面访问类里面的成员变量)
//注意cin和cout的不同实现
//因为我们没有完全展开std namepace，所以写这个函数的时候需要自己指定std::

//返回值为ostream是为了保证多次cout
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Date& d)
{
	out << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day << endl;
	return out;
}

//cin使用的是istream
std::istream& operator>>(std::istream& in, Date& d)
{
	int year,month,day;
    in >> year >> month >> day;
    //这里应该添加一个对日期的正确性判断
     if(year>=0
        &&(month>=1&&month<=12)
        &&(day>=1&&day<=d.GetMonthDay(year,month)) )
    {//判断日期正确性
        d._year=year;
        d._month=month;
        d._day=day;
    }
    else
    {
        cout<<"Date err!"<<endl;
        exit(0);//日期错误直接终止程序
    }

	return in;
}

程序运行的效果如下，和我们直接使用cout、cin是一样的！

当你写了一个离谱日期后，程序也会进行正确的报错

③疑惑解答

你可能会想，干嘛用友元啊，直接在类里面定义这个函数重载不就可以了？

之所以在外头定义该函数，是因为类里面定义的函数，默认会带有一个隐含的this指针传参，作为操作符的左操作数。

然后你的函数使用就得变成下面这样😱

d1<<cout;

虽然也能跑起来并完成工作，但这样写也太怪了！

结语

最后的最后，今天是5月20日，用下图给大家送上祝福😂