【C++】类和对象（中）

1.类的默认成员函数
默认成员函数就是⽤⼾没有显式实现，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。
①构造函数主要负责完成对象的初始化工作，包括资源分配和设置初始状态。
②析构函数的主要任务是完成对象销毁前的清理工作，如释放资源。
③拷贝构造函数用于通过同类对象初始化新创建的对象，实现深或浅拷贝。
④赋值重载主要用于将一个对象的值赋给另一个对象，处理普通对象和const对象的赋值操作。
⑤取地址重载针对普通对象和const对象的地址获取，但开发者很少需要自行实现。
默认成员函数很重要，也⽐较复杂，我们要从两个⽅⾯去学习：
• 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？
2.构造函数
2.1构造函数的定义和特点
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，⼀旦⽤⼾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。
总结：大多数情况，构造函数都需要我们自己去实现。

// 1.⽆参构造函数Date(){_year=1;_month=1;_day=1;}// 2.带参构造函数Date(intyear,intmonth,intday){_year=year;_month=month;_day=day;}// 3.全缺省构造函数Date(intyear=1,intmonth=1,intday=1){_year=year;_month=month;_day=day;}

2.2构造顺序
①全局对象先于局部对象进行构造
②局部对象按照出现的顺序进行构造，无论是否为static
3.析构函数
3.1析构函数的定义与特点
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。
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。
可参考下列代码理解析构函数

~Stack(){cout<<"~Stack()"<<endl;free(_a);_a=nullptr;_top=_capacity=0;}

3.2析构顺序
①类的析构函数调用一般按照构造函数调用的相反顺序进行调用，但是要注意static对象的存在，因为static改变了对象的生存作用域，需要等待程序结束时才会析构释放对象。
②析构的顺序按照构造的相反顺序析构，只需注意static改变对象的生存作用域之后，会放在局部对象之后进行析构。
4.拷贝构造函数
用对象初始化对象这是拷贝构造函数的使命
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⻉构造函数，也就是说拷⻉构造是⼀个特殊的构造函数。
拷⻉构造的特点：
①拷⻉构造函数是构造函数的⼀个重载。
②拷⻉构造函数的第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤，使⽤传值⽅式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发⽆穷递归调⽤。拷⻉构造函数也可以多个参数，但是第⼀个参数必须是类类型对象的引⽤，后⾯的参数必须有缺省值。
③C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥⾃定义类型传值传参和传值返回都会调⽤拷⻉构造完成。
④若未显式定义拷⻉构造，编译器会⽣成⾃动⽣成拷⻉构造函数。⾃动⽣成的拷⻉构造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。
⑤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⻉构造，否则就不需要。（是否需要显示写拷贝构造可自己灵活判断）
⑥传值返回会产⽣⼀个临时对象调⽤拷⻉构造，传值引⽤返回，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。

#include<iostream>usingnamespacestd;classDate{public:Date(intyear=1,intmonth=1,intday=1){_year=year;_month=month;_day=day;}// 编译报错：error C2652: “Date”: ⾮法的复制构造函数: 第⼀个参数不应是“Date”//Date(Date d)Date(constDate&d){_year=d._year;_month=d._month;_day=d._day;}Date(Date*d){_year=d->_year;_month=d->_month;_day=d->_day;}voidPrint(){cout<<_year<<"-"<<_month<<"-"<<_day<<endl;}private:int_year;int_month;int_day;};voidFunc1(Date d){cout<<&d<<endl;d.Print();}// Date Func2()Date&Func2(){Datetmp(2024,7,5);tmp.Print();returntmp;}intmain(){Dated1(2024,7,5);// C++规定⾃定义类型对象进⾏拷⻉⾏为必须调⽤拷⻉构造，所以这⾥传值传参要调⽤拷⻉构造// 所以这⾥的d1传值传参给d要调⽤拷⻉构造完成拷⻉，传引⽤传参可以较少这⾥的拷⻉Func1(d1);cout<<&d1<<endl;// 这⾥可以完成拷⻉，但是不是拷⻉构造，只是⼀个普通的构造Dated2(&d1);d1.Print();d2.Print();//这样写才是拷⻉构造，通过同类型的对象初始化构造，⽽不是指针Dated3(d1);d2.Print();// 也可以这样写，这⾥也是拷⻉构造Date d4=d1;d2.Print();// Func2返回了⼀个局部对象tmp的引⽤作为返回值// Func2函数结束，tmp对象就销毁了，相当于了⼀个野引⽤Date ret=Func2();ret.Print();return0;}

5.赋值运算符重载
5.1运算符重载
当运算符被⽤于类类型的对象时，C++语⾔允许我们通过运算符重载的形式指定新的含义。C++规定类类型对象使⽤运算符时，必须转换成调⽤对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。运算符重载是具有特殊名字的函数，他的名字是由operator和后⾯要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。
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。
• 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<<cout，不符合使⽤习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了，第⼆个形参位置当类类型对象。
5.2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拷⻉构造函数类似，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赋值重载函数。
④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。