【C++】：类和对象（中）之拷贝构造函数+赋值运算符重载

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【C++】：类和对象（中）之拷贝构造函数+赋值运算符重载

拷贝构造函数

概念

在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎

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

特征

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：

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 = 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;
}

这里大家可能会很疑惑为什么会出现无穷递归的现象 下面我画一个图大家理解一下

3. 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

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& dd){_year = dd._year;_month = dd._month;_day = dd._day;}void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};void func1(Date& d)
{d.Print();
}int main()
{//拷贝构造函数Date d1(2023, 10, 22);func1(d1);Date d2(d1);

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
4. 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？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？

class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (_a == nullptr){perror("malloc fail");/*exit(-1)*/return;}_capacity = capacity;_top = 0;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_capacity = _top = 0;_a = nullptr;}Stack(const Stack& stt){//深拷贝_a = (int*)malloc(sizeof(int) * stt._capacity);if (_a == nullptr){perror("malloc fail");exit(-1);//return;}memcpy(_a, stt._a, sizeof(int) * stt._top);_top = stt._top;_capacity = stt._capacity;}
private:int* _a;int _capacity;int _top;
};
int main()
{//拷贝构造函数Date d1(2023, 10, 22);func1(d1);Date d2(d1);Stack st1;func2(st1);Stack st2(st1);

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

5. 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

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)
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;
};

以下是我们关于赋值运算符重载的总代码

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;}//int GetYear();bool operator==(const Date& y){return _year == y._year&& _month == y._month&& _day == y._day;}bool operator>(const Date& y){if (_year > y._year){return true;}else if (_year == y._year && _month > y._month){return true;}else if (_year == y._year && _month == y._month && _day > y._day){return true;}return false;}// d1 - d2int operator-(const Date& d){// ...return 0;}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 += 100Date& operator+=(int day){_day += day;while (_day > GetMonthDay(_year, _month)){_day -= GetMonthDay(_year, _month);++_month;if (_month == 13){_year++;_month = 1;}}return *this;}// d1 + 50/*Date operator+(int day){Date 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._year++;tmp._month = 1;}}return tmp;}*/Date operator+(int day){Date tmp(*this);tmp += day;return tmp;}private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;Date d2(2023, 10, 22);bool ret1 = d1 > d2;  // d1.operator>(d2) -> d1.operator>(&d1, d2)bool ret2 = d1 == d2; // d1.operator==(d2) -> d1.operator==(&d1, d2)// d1.operator>(d2);// 一个重载哪些运算符呢？主要这个运算符有没有意义// 有意义就可以实现，没有意义就不要实现//d1 + d2;d1 - d2;//d1 * d2;//d1 / d2;d2 += 50;d2.Print();Date ret3 = d1 + 50;d1.Print();ret3.Print();int i = 0, j = 0;//i += 50;int ret = j += i += 50;return 0;
}

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;
}

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   d1:2022,1,14d = ++d1;    // d: 2022,1,15   d1:2022,1,15return 0;
}