AI 助理
备案控制台
开发者社区 开发与运维 文章 正文

【C++类和对象中：解锁面向对象编程的奇妙世界】（三）

2024-01-23 68
版权
版权声明：
本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献，版权归原作者所有，阿里云开发者社区不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《 阿里云开发者社区用户服务协议》和 《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，填写 侵权投诉表单进行举报，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。
简介： 【C++类和对象中：解锁面向对象编程的奇妙世界】

【C++类和对象中：解锁面向对象编程的奇妙世界】（二）：https://developer.aliyun.com/article/1425458


我们再来实现一下+运算符重载

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    int GetMonthDay(int year, int month)
    {
        assert(year >= 1 && month >= 1 && month <= 12);
        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];
    }
    //d1 + 100
    void operator+(int day)
    {
        _day += day;
        while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
        {
            _day -= GetMonthDay(_year, _month);
            _month++;
            if (_month == 13)
            {
                _month = 1;
                _year++;
            }
        }
        return;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
    Date d1;
    Date d2(2023, 10, 24);
    d2 + 50;
    return 0;
}



通过监视窗口观察我们实际上实现的是+=运算符重载，因为d2对象的内容被改变了，而+运算符重载不会改变对象的内容。


d2 += 50;//这里不支持连续+=，因为日期不能+=日期


要实现连等，我们需要接收返回值，所以上面的+=运算符重载是需要返回值的。

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    int GetMonthDay(int year, int month)
    {
        assert(year >= 1 && month >= 1 && month <= 12);
        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];
    }
    //d1 += 100
    Date operator+=(int day)
    {
        _day += day;
        while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
        {
            _day -= GetMonthDay(_year, _month);
            _month++;
            if (_month == 13)
            {
                _month = 1;
                _year++;
            }
        }
        return *this;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
    Date d1;
    Date d2(2023, 10, 22);
    d2 += 50;//这里不支持连续+=
    int i = 0;
    // + 操作符有返回值
    int ret1 = i + 50;
    int j = 0;
    // += 操作符有返回值
    int ret2 = j += i += 50;
    return 0;
}


上面我们返回的*this仍然是值拷贝，但是*this就是d2，d2的生命周期是在main函数中的，所以上面的运算符重载的返回值可以使用引用。

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


现在我们再来写我们的+运算符重载，首先我们要知道+和+=的区别，+操作符是不改变自身的。

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    int GetMonthDay(int year, int month)
    {
        assert(year >= 1 && month >= 1 && month <= 12);
        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];
    }
    // d2 + 50
    Date& operator+(int day)
    {
        Date tmp(*this);//拷贝一份d1
        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;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
    Date d1;
    Date d2(2023, 10, 22);
    Date ret = d2 + 50;
    return 0;
}


这样就实现了我们的+运算符重载对象之间互不影响。


5.2 赋值运算符重载


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
#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    // d1 = d3
    void operator=(const Date& d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
    void Print()
    {
        cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
  Date d1;
    d1.Print();
  Date d2(2023, 10, 26);
    //一个已经存在的对象去拷贝初始化另一个对象
    Date d3(d2);//拷贝构造函数
    //两个已经存在的对象的拷贝
    d1 = d3;//赋值运算符重载
    d1.Print();
}

运行结果：


如果我们想要连续赋值呢？很明显连等是错误的。因为我们上面写的函数是没有返回值的。

#include <iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    // d1 = d3
    Date& operator=(const Date& d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
        return *this;
    }
    void Print()
    {
        cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
  Date d1;
    d1.Print();
  Date d2(2023, 10, 26);
    //一个已经存在的对象去拷贝初始化另一个对象
    Date d3(d2);//拷贝构造函数
    //两个已经存在的对象的拷贝
    d1 = d3;//赋值运算符重载
    d1.Print();
    //连续赋值
    d2 = d1 = d3;
}


这样就实现了连等的操作。


但是我们能对象给对象自己赋值，很明显是可以的。但是按照我们上面的代码太复杂，自己赋值自己就没必须再逐一拷贝。

Date& operator=(const Date& d)//d是d1对象的别名，共用一块空间
{
    if (this != &d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
    return *this;
}


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

#include <iostream>
using namespace std;
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


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。


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，完成值拷贝，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;
}


既然编译器生成的默认赋值运算符重载函数已经可以完成字节序的值拷贝了，还需要自己实 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？

#include <iostream>
using namespace std;
// 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。
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;
}


注意：如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必 须要实现。


现在我们再来完善一下我们的日期类。当我们的输入的日期非法程序依然能够打印出来。


注：当构造函数在声明和定义出现全缺省参数时，规定在声明的地方写全缺省参数，定义的地方不写。

Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
    if (_year < 1 || _month < 1 || _month > 12
        || _day < 1 || _day > GetMonthDay(_year, _month))
    {
        assert(false);
    }
}



我们上面的运算符重载写了>运算符重载、=运算符重载和+=运算符重载。我们在来写一下!运算符重载等其他比较运算符重载，可以采用复用。

bool operator>(const Date& x2)
{
    if (_year > x2._year)
        return true;
    else if (_year == x2._year && _month > x2._month)
        return true;
    else if (_year == x2._year && _month == x2._month && _day > x2._day)
        return true;
    else
        return false;
}
bool operator==(const Date& x2)
{
    return _year == x2._year
        && _month == x2._month
        && _day == x2._day;
}
bool operator!=(const Date& x2)
{
    return !(*this == x2);
}
bool operator>=(const Date& x2)
{
    return *this > x2 || *this == x2;
}
bool operator<(const Date& x2)
{
    return !(*this >= x2);
}


我们再来看一下下面两种复用哪种更优？下面这个是+操作符重载复用+=操作符重载

Date operator+=(int day)
{
    //如果传入的day是负数
    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 operator+(int day)
{
    Date tmp(*this);
    tmp += day;
    return tmp;
}


这种是+=操作符重载复用+操作符重载的实现

Date& operator=(const Date& d)
{
    if (this != &d)
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
    return *this;
}
Date operator+(int day)
{
    Date tmp(*this);//拷贝一份d1
    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& operator+=(int day)
{
    *this = *this + day;
    return *this;
}


上面的第一种写法+操作符重载复用+=操作符重载，+操作符重载进行了两次拷贝对象，而后面的那种写法+=操作符重载复用+操作符重载，+操作符重载进行了两次拷贝对象，+=操作符重载进行了两次拷贝对象，还有=操作符重载的一次。


【C++类和对象中：解锁面向对象编程的奇妙世界】（四）：https://developer.aliyun.com/article/1425471

文章标签：
C++
编译器
关键词：
C++类
C++对象
C++类对象
C++面向对象编程
C++类和对象
笨笨胡小巴
目录
相关文章
hahaha无
|
3月前
|
人工智能 机器人 编译器
c++模板初阶----函数模板与类模板
class 类模板名private://类内成员声明class Apublic:A(T val):a(val){}private:T a;return 0;运行结果：注意：类模板中的成员函数若是放在类外定义时，需要加模板参数列表。return 0;
hahaha无
84 0
hahaha无
|
3月前
|
存储 编译器 程序员
c++的类（附含explicit关键字，友元，内部类）
本文介绍了C++中类的核心概念与用法，涵盖封装、继承、多态三大特性。重点讲解了类的定义（`class`与`struct`）、访问限定符（`private`、`public`、`protected`）、类的作用域及成员函数的声明与定义分离。同时深入探讨了类的大小计算、`this`指针、默认成员函数（构造函数、析构函数、拷贝构造、赋值重载）以及运算符重载等内容。 文章还详细分析了`explicit`关键字的作用、静态成员（变量与函数）、友元（友元函数与友元类）的概念及其使用场景，并简要介绍了内部类的特性。
hahaha无
164 0
ephemerals__
|
5月前
|
编译器 C++ 容器
【c++11】c++11新特性（上）（列表初始化、右值引用和移动语义、类的新默认成员函数、lambda表达式）
C++11为C++带来了革命性变化，引入了列表初始化、右值引用、移动语义、类的新默认成员函数和lambda表达式等特性。列表初始化统一了对象初始化方式，initializer_list简化了容器多元素初始化；右值引用和移动语义优化了资源管理，减少拷贝开销；类新增移动构造和移动赋值函数提升性能；lambda表达式提供匿名函数对象，增强代码简洁性和灵活性。这些特性共同推动了现代C++编程的发展，提升了开发效率与程序性能。
ephemerals__
161 12
预备女程序员a
|
6月前
|
编译器 C++
类和对象（中 ）C++
本文详细讲解了C++中的默认成员函数，包括构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载和取地址运算符重载等内容。重点分析了各函数的特点、使用场景及相互关系，如构造函数的主要任务是初始化对象，而非创建空间；析构函数用于清理资源；拷贝构造与赋值运算符的区别在于前者用于创建新对象，后者用于已存在的对象赋值。同时，文章还探讨了运算符重载的规则及其应用场景，并通过实例加深理解。最后强调，若类中存在资源管理，需显式定义拷贝构造和赋值运算符以避免浅拷贝问题。
预备女程序员a
76 1
预备女程序员a
|
6月前
|
存储 编译器 C++
类和对象（上）（C++）
本篇内容主要讲解了C++中类的相关知识，包括类的定义、实例化及this指针的作用。详细说明了类的定义格式、成员函数默认为inline、访问限定符（public、protected、private）的使用规则，以及class与struct的区别。同时分析了类实例化的概念，对象大小的计算规则和内存对齐原则。最后介绍了this指针的工作机制，解释了成员函数如何通过隐含的this指针区分不同对象的数据。这些知识点帮助我们更好地理解C++中类的封装性和对象的实现原理。
预备女程序员a
118 1
预备女程序员a
|
6月前
|
编译器 C++
类和对象（下）C++
本内容主要讲解C++中的初始化列表、类型转换、静态成员、友元、内部类、匿名对象及对象拷贝时的编译器优化。初始化列表用于成员变量定义初始化，尤其对引用、const及无默认构造函数的类类型变量至关重要。类型转换中，`explicit`可禁用隐式转换。静态成员属类而非对象，受访问限定符约束。内部类是独立类，可增强封装性。匿名对象生命周期短，常用于临时场景。编译器会优化对象拷贝以提高效率。最后，鼓励大家通过重复练习提升技能！
预备女程序员a
97 0
平凡程序猿~
|
7月前
|
编译器 C++ 开发者
【C++篇】深度解析类与对象（下）
在上一篇博客中，我们学习了C++的基础类与对象概念，包括类的定义、对象的使用和构造函数的作用。在这一篇，我们将深入探讨C++类的一些重要特性，如构造函数的高级用法、类型转换、static成员、友元、内部类、匿名对象，以及对象拷贝优化等。这些内容可以帮助你更好地理解和应用面向对象编程的核心理念，提升代码的健壮性、灵活性和可维护性。
平凡程序猿~
157 0
蓝易云
|
6月前
|
设计模式 安全 C++
【C++进阶】特殊类设计 && 单例模式
通过对特殊类设计和单例模式的深入探讨，我们可以更好地设计和实现复杂的C++程序。特殊类设计提高了代码的安全性和可维护性，而单例模式则确保类的唯一实例性和全局访问性。理解并掌握这些高级设计技巧，对于提升C++编程水平至关重要。
蓝易云
124 16
羑悻的小杀马特
|
7月前
|
编译器 C语言 C++
类和对象的简述（c++篇）
类和对象的简述（c++篇）
羑悻的小杀马特
167 28
ephemerals__
|
6月前
|
安全 C++
【c++】继承（继承的定义格式、赋值兼容转换、多继承、派生类默认成员函数规则、继承与友元、继承与静态成员）
本文深入探讨了C++中的继承机制，作为面向对象编程（OOP）的核心特性之一。继承通过允许派生类扩展基类的属性和方法，极大促进了代码复用，增强了代码的可维护性和可扩展性。文章详细介绍了继承的基本概念、定义格式、继承方式（public、protected、private）、赋值兼容转换、作用域问题、默认成员函数规则、继承与友元、静态成员、多继承及菱形继承问题，并对比了继承与组合的优缺点。最后总结指出，虽然继承提高了代码灵活性和复用率，但也带来了耦合度高的问题，建议在“has-a”和“is-a”关系同时存在时优先使用组合。
ephemerals__
324 6