C++类和对象（二）
1.六个默认成员函数
如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。空类中真的什么都没有吗？并不任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。是，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。
六个默认成员函数：构造函数（初始化工作）、析构函数（清理工作）、拷贝构造（使用同类对象初始化创建对象）、赋值重载（把一个对象赋值给另外一个对象）、取地址重载（普通对象和const对象取地址）
2. 构造函数
2.1 背景
在我们写程序的时候，一般都是使用结构体来布局框架，一般使用结构体来布局的话就是malloc出来的空间，放在堆区，不易丢失数据，这样也少不了初始化这个操作，但是在实现过程中，我们很容易忘记调用初始化，这里C++就给了一个构造函数来解决忘记调用初始化的这个问题，也就是构造函数编译器会自动调用。
//实现一个栈 struct stack { int* _a; int top; int capacity; }; void Init(stack* s) { int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * 4); if (tmp == nullptr) { exit(-1); } s->_a = tmp; s->top = 0; s->capacity = 4; } int main() { stack s; Init(&s); //需要手动调用Init函数(很有可能忘记) return 0; }
2.2 特性
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，而是初始化对象。
特性
- 函数名与类名相同
- 无返回值
- 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数
- 构造函数可以重载
基本语法
class Date { public: Date() { //无参构造函数 （支持重载，参数不同即可重载）（自动完成初始化） } Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0) { //带参构造函数 （自动完成初始化） _year = year; _month = month; _day = day; } private: int _year = 0; //内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值 int _month = 0; int _day = 0; }; void Test(){ Date d1; //可调用无参构造函数也可调用有参构造函数 Date d2(2023,2,4); //调用带参构造函数 Date d3(); //err（编译器认为是函数声明，编译器报错：未调用原型函数） }
注意
- 内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值
- 无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数
3. 析构函数
3.1 背景
上述构造函数背景中提到了用malloc去初始化，那么malloc需要手动释放空间，还给操作系统做管理，那么这里就需要销毁，但是我们写程序的时候很容易忘记释放空间，导致内存泄漏，这里析构函数就很容易解决这个问题。
//实现栈 struct stack { int* _a; int _top; int _capacity; }; void Destroy(stack* s) { if (s->_a != nullptr) { free(s->_a); s->_a = NULL; s->_top = s->_capacity = 0; } } int main() { stack s; Destroy(&s); //需要手动调用Destroy函数(很有可能忘记) return 0; }
3.2 特性
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，局部对象销毁工作是由
编译器完成的。而对象销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理工作。
特性
- 析构函数名是在类名前加上字符 ~
- 无参数无返回值类型
- 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。注意：析构
函数不能重载 - 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数
基本语法
class Stack { public: Stack(int size = 4) { int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * size); if (tmp == nullptr) { exit(-1); } _a = tmp; _top = -1; _capacity = size; } void Push(int x) { _a[++_top] = x; } ~Stack() { //析构函数 if (_a != nullptr) { free(_a); _a = nullptr; _top = -1; _capacity = 0; } } private: int* _a; int _top; int _capacity; }; int main() { Stack d1(8); d1.Push(1); d1.Push(2); d1.Push(3); return 0; //程序结束时，自动调用析构函数 }
类自动生成默认成员函数解释
如果没有自己写默认构造函数，编译器会自动生成默认构造函数吗？会。补充：如果我们不写，编译器也会自动生成对应的默认成员函数，只是我们看到会给数据生成随机值而已，但是确实已经自动调用了默认成员函数，但是只要我们实现了，编译器就不会自动生成，而是用我们实现的对应的默认成员函数。
上面图片中默认生成的成员函数使得变量随机值，解释：C++把类型分成内置类型（比如：int/char/double/任意指针类型等等）和自定义类型（struct/class/enum/union等），
函数或者析构函数都是内置类型成员不做处理（也就是随机值），对自定义类型的成员会去调用它的默认构造函数或者析构函数
4. 拷贝构造函数
4.1 背景
假设，我创建了一个对象，然后进行构造并且赋值，此时我想有一个同样的对象，这里又要完成构造并赋值的操作会很麻烦，然后我们想直接拷贝，这里就用到了拷贝构造函数
4.2 特性
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，该形参是对本类的类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类的类型对象创建新对象时由编译器自动调用。
特性
拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式
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
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
拷贝构造函数典型调用场景：
函数传值传参中或者函数传值返回中，有自定义类型就需要拷贝构造
基本语法
class Date { public: Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0) { _year = year; _month = month; _day = day; } //拷贝构造函数 //构造函数的重载形式 Date(const Date& d) { _year = d._year; _month = d._year; _day = d._day; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1(2023, 2, 4); Date d2(d1); //d2变成d1的拷贝 //另一种写法：Date d2 = d1;(拷贝构造函数) return 0; }
**问题：拷贝构造函数中的形参可以不使用引用吗？**不行。
原因：
- 先了解传值和传引用
//传值传参（拷贝） void fun1(int x1) { } //传引用传参（别名，共用一块空间） void fun2(int& x2) { }
传值传参会在此函数栈帧中开辟形参空间，实参数据给到形参；传引用就相当于传地址。传值传参中，内置类型通常空间很小，可以用寄存器来进行拷贝操作，也就是先把实参的数据一个字节一个字节先拷贝到寄存器中，然后寄存器再一个字节一个字节拷贝到形参空间中，这种叫做浅拷贝，编译器也只能完成这种傻瓜式操作，但是自定义类型就不行，假设是下面场景：
传值传参中，内置类型：编译器会浅拷贝；自定义类型：不能解决上述两个问题，就需要调用拷贝构造
自定义类型传值传参中，传参会调用拷贝构造，现象
为什么拷贝构造函数中形参必须使用引用？
自定义类型传值传参中，传参会调用拷贝构造；那么当我们使用自定义类型传参，就会自动调用拷贝构造函数，此时我们的形参如果是Date d,那么这个形参是自定义类型就又需要调用拷贝构造函数，如从导致是个无穷递归调用
画图理解传值传参中，自定义类型调用拷贝构造
Date(const Date& d):这里d就是d1，传参就不需要拷贝构造，d和d1共用的同一块空间
**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。**像上面的Stack类中int *a成员变量就需要malloc出空间。
- 拷贝构造函数只有单个形参，对本类的类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类的类型对象创建新对象时由编译器自动调用。这里的单个形参中是引用那么可以用指针？是可以的，但是不方遍使用，也不叫作拷贝构造函数，因为拷贝构造函数是定义定死的。
4.3 使用场景
问题：怎么获取这个日期后的x天的日期？
class Date { public: Date(int year = 0, int month = 0, int day = 0) { //构造函数初始化 _year = year; _month = month; _day = day; } Date(const Date& d) { //拷贝构造函数，使用存在对象初始化另外一个对象 _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } int getMonthDay(int year, int month) { assert(month > 0 && month < 13); int monthArr[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; } else { return monthArr[month]; } } //写法一： //获取x天后的日期 //Date& getAfterDay(int x) { // _day += x; // while (_day > getMonthDay(_year, _month)){ // _day -= getMonthDay(_year, _month); // ++_month; // if (_month == 13) { // _year++; // _month = 1; // } // } // return *this; //} //写法二： Date getAfterDay(int x) { Date tmp(*this); tmp._day += x; while (tmp._day > getMonthDay(tmp._year, tmp._month)) { tmp._day -= getMonthDay(tmp._year, tmp._month); ++tmp._month; if (tmp._month == 13) { tmp._year++; tmp._month = 1; } } return tmp; } void print(){ cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1(2023, 2, 3); Date d2 = d1.getAfterDay(1000); d1.print(); d2.print(); return 0; }
上述程序中getAfterDay函数有两个写法，对比：
这里Date getAfterDay(int x)函数中，return tmp是返回的是tmp的拷贝，因为tmp是自定义类型的，所以需要调用拷贝构造，visual studio 2022这里做的处理是浅拷贝，直接放进rax寄存器中，visual studio 2013是调用的拷贝构造函数。这个也和编译器相关。
默认生成拷贝构造函数和赋值运算符重载总结
- 对于内置类型完成浅拷贝或者值拷贝，按一个字节一个字节的拷贝
- 对于自定义类型，调用拷贝构造或者赋值运算符重载
