【C++成长记】C++入门 | 类和对象(中) |拷贝构造函数、赋值运算符重载、const成员函数、 取地址及const取地址操作符重载

简介: 【C++成长记】C++入门 | 类和对象(中) |拷贝构造函数、赋值运算符重载、const成员函数、 取地址及const取地址操作符重载

一、拷贝构造函数

1、概念

拷贝构造函数:只有单个形参,该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰),在用已存

在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用

2、特征

拷贝构造函数也是特殊的成员函数,其特征如下:

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。

class Date
{
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }
 // Date(const Date& d)   // 正确写法
    Date(const Date& d)   // 错误写法:编译报错,会引发无穷递归
 {
 _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;
}

  • 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 = 1999;
 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。

  • 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。
// 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(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。

  • 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。

二、赋值运算符重载

1、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)

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。这个经常在笔试选择题中出现。

// 全局的operator==
class Date
{ 
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
   {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
   }    
//private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};
// 这里会发现运算符重载成全局的就需要成员变量是公有的,那么问题来了,封装性如何保证?
// 这里其实可以用我们后面学习的友元解决,或者干脆重载成成员函数。
bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{
    return d1._year == d2._year
   && d1._month == d2._month
        && d1._day == d2._day;
}
void Test ()
{
    Date d1(2018, 9, 26);
    Date d2(2018, 9, 27);
    cout<<(d1 == d2)<<endl;
}
class Date
{ 
public:
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
   }
    
    // bool operator==(Date* this, const Date& d2)
    // 这里需要注意的是,左操作数是this,指向调用函数的对象
    bool operator==(const Date& d2)
 {
        return _year == d2._year;
            && _month == d2._month
            && _day == d2._day;
 }
private:
 int _year;
 int _month;
 int _day;
};

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
class Date
{ 
public :
 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
   {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
   }
 
 Date (const Date& d)
   {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
   }
 
 Date& operator=(const Date& d)
 {
 if(this != &d)
       {
            _year = d._year;
            _month = d._month;
            _day = d._day;
       }
        
        return *this;
 }
private:
 int _year ;
 int _month ;
 int _day ;
};

(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

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,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;
}

3、前置++和后置++重载

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;
};
int main()
{
 Date d;
 Date d1(2022, 1, 13);
 d = d1++;    // d: 2022,1,13   d1:2022,1,14
 d = ++d1;    // d: 2022,1,15   d1:2022,1,15
 return 0;
}


三、const成员

将const修饰的“成员函数”称之为const成员函数,const修饰类成员函数,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。


四、取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ,编译器默认会生成。

 

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

这两个运算符一般不需要重载,使用编译器生成的默认取地址的重载即可,只有特殊情况,才需

要重载,比如想让别人获取到指定的内容!

❤️结语:


本次精彩内容已圆满结束!希望各位读者在阅读过程中能够收获满满。在此,特别感谢各位读者的支持与三连赞。如果文章中存在任何问题或不足之处,欢迎在评论区留言,蜗牛必定会认真对待并加以改进,以便为大家呈现更优质的文章。你们的支持与鼓励,将是博主不断前进的最大动力。再次感谢大家的陪伴与支持!


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