类和对象（2）

一.类的默认成员函数

默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数。

它们主要有以下几个：

（补充说明：C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语言提供的原生数据类型，如：int、char、double、指针等；自定义类型就是我们使用class、struct等关键字自己定义的类型。）

二.构造函数

构造函数是C++类的特殊成员函数，作用是在创建对象时完成初始化。(即数据结构中的Init)
构造函数的特点：
   1.名称与类名完全相同。
  2. 无返回值（包括不写void）。

    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，一旦用户显式定义，编译器将不再生成。

 作用：
   为对象的数据成员设置初始值，确保对象状态有效。
  可执行资源分配等初始化操作（如打开文件、分配内存）。
 
分类：
   默认构造函数：无参数，若用户未定义任何构造函数，编译器自动生成，对成员做默认初始化（基本类型值不确定，类类型调用自身默认构造函数）。
    带参数构造函数：通过参数灵活初始化对象，支持不同创建方式（如根据传入数据设定成员值）。
 
   构造函数可重载（参数列表不同），创建对象时根据参数匹配对应函数。

 以上的段C++ 代码，其中  Date  类的构造函数是关键。代码里定义了  Date  类的默认构造函数  Date()  ，它在创建对象时自动调用。当  main  函数中创建  Date d1;  时，默认构造函数发挥作用，将  _year  初始化为  1  ， _month  初始化为  2  ， _day  初始化为  2  。

 默认构造函数的存在确保了对象在创建时能获得一组确定的初始值，让对象处于一个合理的初始状态。而另一个对象  d2  ，虽也先由默认构造函数创建，但之后通过  Init  函数重新设置了日期，这体现了构造函数与其他成员函数配合，可灵活控制对象的初始化及后续状态调整。

 

三.析构函数

析构函数与构造函数功能相反。析构函数并非完成对对象本身的销毁，例如局部对象存于栈帧中，函数结束栈帧销毁时它便自动释放，无需额外处理。C++规定对象在销毁时会自动调用析构函数，用于完成对象中资源的清理释放工作。（即数据结构中的Destroy）

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，自定义类型成员会调用它的析构函数。

6. 还需要注意的是我们显式写析构函数，对于自定义类型成员也会调用它的析构，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，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）；若默认析构函数适用，也无需显式定义（如MyQueue）；但当类中申请了资源时，必须自定义析构函数，否则会导致资源泄漏（如Stack）。
8. 在一个局部作用域内的多个对象，C++规定后定义的对象先析构。

 以上代码C++ 代码的 Stack 类中，构造函数 Stack(int n = 4) 意义重大。它通过 malloc 为栈的数据存储区动态分配内存，参数 n 可指定初始容量，若内存分配失败，及时报错返回，保障程序健壮性。这是栈对象初始化的关键步骤，让对象拥有可用资源。

 析构函数 ~Stack() 则是资源回收的保障。当 Stack 对象生命周期结束，像 main 函数中 st1 超出作用域时，析构函数自动调用。它释放构造函数申请的内存，将指针置空，相关变量归零，防止内存泄漏，确保系统资源合理回收。二者配合，实现了栈对象生命周期内资源从获取到释放的完整、正确管理。

不需要写构造函数与析构函数的例子：

 以上 Myqueue 类（解释：Muqueue类表示的是用两个栈实现队列）中未显式定义构造函数和析构函数，原因如下：
 1. 构造函数： Myqueue 类包含两个 Stack 类型的成员变量 pushst 和 popst  。当 Myqueue 对象创建时，编译器自动生成的默认构造函数会调用 Stack 类的默认构造函数，对这两个成员变量进行初始化，满足了基本初始化需求，所以无需额外定义。

2.析构函数：对象生命周期结束时，编译器自动生成的默认析构函数会依次调用成员变量 pushst 和 popst  对应的 Stack 类析构函数，完成资源释放等清理工作，不存在资源泄漏等问题，因此不必手动编写。

 

四.拷贝构造函数

拷贝构造函数是C++中构造函数的特殊形式，当构造函数的首个参数为自身类类型的引用，且其余参数均有默认值时，它便属于拷贝构造函数。其具有以下特性：
 1. 函数重载：拷贝构造函数是构造函数的一种重载形式。

2. 参数要求：首个参数必须是类类型对象的引用。若采用传值方式，会因语法逻辑上的无穷递归调用导致编译器报错。它也可拥有多个参数，但首个参数需为类类型对象引用，后续参数必须有默认值。

3. 拷贝行为规定：C++要求自定义类型对象进行拷贝操作时，必须调用拷贝构造函数。所以，自定义类型在传值传参和传值返回时，都会触发拷贝构造函数的调用。

4. 编译器生成规则：若未显式定义拷贝构造函数，编译器会自动生成。对于内置类型成员变量，自动生成的拷贝构造函数执行值拷贝（即按字节逐个拷贝） ；对于自定义类型成员变量，则会调用其自身的拷贝构造函数。例如， Date 类成员全为内置类型且不涉及资源指向，编译器自动生成的拷贝构造函数就能满足需求，无需手动实现；而 Stack 类虽成员也是内置类型，但存在指针 _a 指向资源，自动生成的浅拷贝方式无法满足要求，需手动实现深拷贝（对指向资源也进行拷贝） ； MyQueue 类内部主要是自定义类型 Stack 成员，编译器自动生成的拷贝构造函数会调用 Stack 的拷贝构造函数，因此也无需手动实现。一般来说，若类显式实现了析构函数并释放资源，就需显式编写拷贝构造函数，反之则通常不必。       

5. 返回值相关：传值返回会创建临时对象并调用拷贝构造函数；传引用返回则返回对象的别名，不产生拷贝。但如果返回对象是函数局部作用域内的局部对象，函数结束后该对象会被销毁，此时使用引用返回会产生野引用（类似野指针） 。所以，传引用返回虽能减少拷贝，但必须保证返回对象在函数结束后依然存在。

    为什么要传引用调用?

在拷贝构造函数中要传引用而不能传值调用，原因如下：                                                                            - 避免无穷递归：传值调用时，实参会将值拷贝给形参。若拷贝构造函数参数是按值传递，那么调用拷贝构造函数时，为了生成这个形参对象，又会调用拷贝构造函数（因为传值本质是一次拷贝） ，如此循环往复，就会形成无穷递归。就像图中展示的，每次调用拷贝构造函数前传值传参的拷贝行为，不断触发新的拷贝构造调用，导致程序崩溃。

- 提高效率：传引用不会产生新的对象拷贝，直接操作原始对象的引用，相比传值调用避免了不必要的对象复制开销，尤其是对于复杂对象，能显著提升程序运行效率。

     拷贝构造函数的调用

  拷贝构造函数定义                                                         代码中 Date(const Date& d)  是 Date 类的拷贝构造函数，以引用形式接收参数，避免传值调用带来的无穷递归问题。它将传入对象 d 的成员变量 _year  、 _month  、 _day  赋值给当前对象，实现对象间数据成员的拷贝。

 

拷贝构造函数调用                                            在 main 函数中， Date d2(d1);  语句调用了拷贝构造函数，将 d1 对象的数据成员拷贝给新创建的 d2 对象，使得 d2 和 d1 数据一致，之后 d2.Print()  输出与 d1 相同的日期信息。 而 Date(Date* d)  并非拷贝构造函数（拷贝构造函数参数应为类对象引用），但也能实现从一个对象指针获取数据来初始化当前对象。

在拷贝构造函数中：对比传引用与传指针

五.运算符重载

  （1）  当运算符被用于类类型的对象时，C++ 允许对类类型对象进行运算符重载，赋予运算符新含义。若类类型对象使用运算符时无对应重载，会编译报错。以下是运算符重载要点：
 
(2)函数特性
运算符重载函数名字由  operator  与要重载的运算符组成，和普通函数一样，有返回类型、参数列表和函数体。
 
（3）参数规则
 ①一元运算符重载函数有一个参数；二元运算符重载函数有两个参数，左侧运算对象传第一个参数，右侧传第二个。
②若重载为成员函数，首个运算对象由隐式  this  指针接收，参数比运算对象少一个 。
 
（4）重载限制
 ①重载后运算符优先级和结合性与内置类型运算符一致，不能创造语法中不存在的新运算符，如  operator@  。
② .* 、 :: 、 sizeof 、 ?: 、 .  这 5 个运算符不能重载 。
③重载操作符至少有一个类类型参数，不能改变内置类型对象的运算含义 。
 
(6)特殊情况
 ①对于  Date  类等，要根据实际意义决定重载哪些运算符，如  Date  类重载  operator-  可能有意义，而  operator+  可能无意义。
②重载  ++  运算符时，前置  ++  和后置  ++  函数名都为  operator++  。为区分，后置  ++  重载函数增加一个  int  形参 。
③<<  和  >>  运算符需重载为全局函数。若重载为成员函数， this  指针会占据左侧运算对象位置（第一个形参），导致调用形式如  对象<<cout  不符合习惯。                                                       ④全局重载时， ostream/istream  放第一个形参，类类型对象放第二个 。

小练习：operator＝＝来判断日期是否相等

  

 

 以上C++ 代码，定义了  Date  类，包含构造函数来初始化年、月、日。还重载了  ==  运算符用于判断两个日期是否相等 。在  main  函数中创建了两个  Date  对象，并通过调用重载的运算符进行比较，最终输出比较结果，清晰展示了运算符重载在日期比较场景中的应用。