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默认成员函数
默认成员函数就是用户没有显式实现，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，稍微了解⼀下即可。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。默认成员函数很重要，也比较复杂
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。
第⼀：我们不写时，编译器默认⽣成的函数行为是什么，是否满足我们的需求。
第⼆：编译器默认⽣成的函数不满⾜我们的需求，我们需要自己实现，那么如何自己实现？
一、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，不要纠结，C++规定如此)
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，⼀旦用户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。要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认⽣成那个叫 默认构造，实际上⽆参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，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决，初始化列表，我们在类和对象(三)再细细讲解。
#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
/*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()
{
// 如果留下三个构造中的第⼆个带参构造，第⼀个和第三个注释掉
// 编译报错：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可⽤
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();
d1.Print();
d2.Print();
return 0;
}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。
二、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；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
// 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;
}
对比⼀下⽤C++和C实现的Stack解决之前括号匹配问题isValid，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。
三、拷贝构造函数
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贝构造函数，也就是说拷贝构造是⼀个特殊的构造函数。
拷贝构造函数的特点
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 = 2024, int month = 7, int day = 15)
{
_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;
}
3.C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调⽤拷贝构造，所以这里自定义类型传值传参和传值返 回都会调⽤拷贝构造完成。
4. 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;
}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。
5. 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 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贝构造，否则就不需要。
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。
6. 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
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;
}
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。
7.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。
四、赋值运算符重载
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)
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
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。
#include<iostream>
using namespace std;
// 编译报错：“operator +”必须⾄少有⼀个类类型的形参
int operator+(int x, int y)
{
return x - y;
}
class A
{
public:
void func()
{
cout << "A::func()" << endl;
}
};
typedef void(A::* PF)(); //成员函数指针类型
int main()
{
// C++规定成员函数要加&才能取到函数指针
PF pf = &A::func;
A obj;//定义ob类对象temp
// 对象调⽤成员函数指针时，使⽤.*运算符
(obj.*pf)();
return 0;
}
重载为全局的⾯临对象访问私有成员变量的问题
有⼏种⽅法可以解决：
1、成员放公有2、Date提供getxxx函数
3、友元函数
4、重载为成员函数
#include<iostream>
using namespace std;
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& d1, const Date& d2)
{
return d1._year == d2._year
&& d1._month == d2._month
&& d1._day == d2._day;
}
int main()
{
Date d1(2024, 7, 5);
Date d2(2024, 7, 6);
// 运算符重载函数可以显⽰调⽤
operator==(d1, d2);
// 编译器会转换成 operator==(d1, d2);
d1 == d2;
return 0;
}赋值运算符重载
赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，⽤于完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值，这⾥要注意跟拷⻉构造区分，拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象。 赋值运算符重载的特点：
1. 赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成 const当前类类型引⽤，否则会传值传参会有拷⻉
2. 有返回值，且建议写成当前类类型引⽤，引⽤返回可以提⾼效率，有返回值⽬的是为了⽀持连续赋 值场景。
3. 没有显式实现时，编译器会⾃动⽣成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载⾏为跟默认构 造函数类似，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。
4. 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，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载就 可以完成需要的拷⻉，所以不需要我们显⽰实现赋值运算符重载。像Stack这样的类，虽然也都是 内置类型，但是_a指向了资源，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载完成的值拷⻉/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，编译器⾃动⽣成的赋值运算符重载会调⽤Stack的赋值运算符重载， 也不需要我们显⽰实现MyQueue的赋值运算符重载。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赋值运算符重载，否则就不需要。
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;
}
// 传引⽤返回减少拷⻉
// d1 = d2;
Date& operator=(const Date& d)
{
// 不要检查⾃⼰给⾃⼰赋值的情况
if (this != &d)
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
// d1 = d2表达式的返回对象应该为d1，也就是*this
return *this;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1(2024, 7, 5);
Date d2(d1);
Date d3(2024, 7, 6);
d1 = d3; // 需要注意这⾥是拷⻉构造，不是赋值重载
// 请牢牢记住赋值重载完成两个已经存在的对象直接的拷⻉赋值
Date d4 = d1; // ⽽拷⻉构造⽤于⼀个对象拷⻉初始化给另⼀个要创建的对象
return 0;
}前置++和后置++重载
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。
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// 前置++：返回+1之后的结果
// 注意：this指向的对象函数结束后不会销毁，故以引用方式返回提高效率
Date& operator++()
{
_day += 1;
return *this;
}
// 后置++：
// 前置++和后置++都是一元运算符，为了让前置++与后置++形成能正确重载
// C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，编译器自动传递
// 注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的旧值，故需在实现时需要先将this保存一份，然后给this + 1
// 而temp是临时对象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用
Date operator++(int)
{
Date temp(*this);
_day += 1;
return temp;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
五、取地址运算符重载
取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数编译器⾃动⽣成的就可以够我们⽤了，不需要去显⽰实现。除⾮⼀些很特殊的场景，⽐如我们不想让别⼈取到当前类对象的地址，就可以⾃⼰实现⼀份，胡乱返回⼀个地址。
class Date
{
public:
Date* operator&()
{
return this;
// return nullptr;
}
const Date * operator&()const
{
return this;
// return nullptr;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // ⽉
int _day; // ⽇
};
六、const成员函数
将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后 ⾯。 • const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。 const修饰Date类的Print成员函数，Print隐含的this指针由 Date* const this 变为 const Date* const this
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// void Print(const Date* const this) const
void Print() const
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
// 这⾥⾮const对象也可以调⽤const成员函数是⼀种权限的缩⼩
Date d1(2024, 7, 5);
d1.Print();
const Date d2(2024, 8, 5);
d2.Print();
return 0;
}七、日期类实现
Date.h
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
friend ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d);
friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);
public:
Date(int year = 2024, int month = 1, int day = 1);
bool CheckDate();
void Print();
int Getmonthday(int year, int month)
{
static int Dayarr[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)))
return 29;
return Dayarr[month];
}
bool operator>(const Date& d);
bool operator>=(const Date& d);
bool operator<(const Date& d);
bool operator<=(const Date& d);
bool operator==(const Date& d);
bool operator!=(const Date& d);
Date operator+(int day);
Date& operator+=(int day);
Date operator-(int day);
Date& operator-=(int day);
//后置++ 在函数形参加个int
Date operator++(int);
Date& operator++();
Date operator--(int);
Date& operator--();
int operator-(const 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 (!CheckDate())
{
cout << "非法日期:";
Print();
}
}
bool Date:: CheckDate()
{
if (_month < 1 || _month>12 || _day<1 || _day>Getmonthday(_year, _month))
{
return false;
}
else
{
return true;
}
}
void Date::Print()
{
cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
}
bool Date::operator>(const Date& d)
{
return !(*this <= d);
}
bool Date::operator>=(const Date& d)
{
return !(*this < d);
}
bool Date::operator<(const Date& d)
{
if (_year < d._year)
{
return true;
}
else if (_year == d._year)
{
if (_month < d._month)
{
return true;
}
else if (_month == d._month)
{
if (_day < d._day)
{
return true;
}
}
}
return false;
}
bool Date::operator<=(const Date& d)
{
return *this < d || *this == d;
}
bool Date::operator==(const Date& d)
{
return _year == d._year &&
_month == d._month &&
_day == d._day;
}
bool Date::operator!=(const Date& d)
{
return !(*this == d);
}
Date Date::operator+(int day)
{
//Data tmp = *this;
//tmp._day += day;
//while (tmp._day > Getmonthday(tmp._year, tmp._month))
//{
// tmp._day -= Getmonthday(tmp._year, tmp._month);
// tmp._month++;
// if (tmp._month == 13)
// {
// tmp._month = 1;
// tmp._year++;
// }
//}
//return tmp;
Date tmp = *this;
tmp += day;
return tmp;
}
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)
{
_month = 1;
_year++;
}
}
return *this;
}
Date Date::operator-(int day)
{
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)
{
_month = 12;
_year--;
}
_day += Getmonthday(_year, _month);
}
return *this;
}
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;
}
Date& Date::operator--()
{
*this -= 1;
return *this;
}
int Date::operator-(const Date& d)
{
int flag = 1;
Date Max = *this;
Date Min = d;
if (*this < d)
{
flag = -1;
Max = d;
Min = *this;
}
int n = 0;
while (Min != Max)
{
++n;
++Min;
}
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)
{
while (1)
{
cout << "请依次输入年月日：";
in >> d._year >> d._month >> d._day;
if (!d.CheckDate())
{
cout << "输入日期非法；";
d.Print();
cout << "请重新输入" << endl;
}
else
{
break;
}
}
return in;
}