c++ 类和对象（中）类的6个默认成员函数

问题：如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。空类中什么都没有吗？
并不是的，任何一个类在我们不写的情况下，都会自动生成下面6个默认成员函数。

class Date
{};

注意：虽然是空类，但是系统会为其分配1个字节来占位。

构造函数

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，完成对象的初始化，并且在对象的生命周期内只调用一次。
特征：
1. 函数名与类名相同。
2. 不具有任何类型，无返回值。
3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
4. 构造函数也可以重载。

class Date
{

public :
// 1.无参构造函数
	Date ()
	{}
// 2.带参构造函数
	Date (int year, int month , int day )
	{
		_year = year ;
		_month = month ;
		_day = day ;
	}
private :
	int _year ;
	int _month ;
	int _day ;
};
void TestDate()
{
	Date d1; // 调用无参构造函数
	Date d2 (2020, 3, 31); // 调用带参的构造函数
	
	// 注意：如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明
	// 比如以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
	Date d3();//错误做法
}

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。

class Date
{
public:
	/*
	// 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成默认的无参构造函数
	Date (int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	*/
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void Test()
{
	Date d1;
	// 没有显式定义构造函数，对象也可以创建成功，因此此处调用的是编译器生成的默认构造函数，但是都是随机值

}

6. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。注意：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，都可以认为是默认成员函数。

// 默认构造函数
class Date
{
public:
	Date()//无参的构造函数
	{
		_year = 1900 ;
		_month = 1 ;
		_day = 1;
	}
	Date (int year = 1900, int month = 1, int day = 1) //全缺省的构造函数
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private :
	int _year ;
	int _month ;
	int _day ;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
void Test()
{
	Date d1;//错误，这样不能确定到底是调用上面两个中的哪一个构造函数
}

所以说，无参的构造函数和全缺省的构造函数不能同时存在，而且一般建议默认构造函数写成全缺省函数格式。

7.C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。内置类型就是语法已经定义好的类型：如int/char…，自定义类型就是我们使用class/struct/union自己定义的类型，看看下面的程序，就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认成员函数。所以说，编译器生成的默认构造函数并不是没有作用的！

class Time//时间类
{
public:
	Time()
	{
		_hour = 0;
		_minute = 0;
		_second = 0;
		cout << "Time()" << endl;//打印这句证明调用过
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};

class Date//日期类
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	// 自定义类型
	Time _t;  //时间类对象
};

int main()
{
	Date d; //调用日期类的默认构造函数，且对自定义类型的时间类再去调用他自己的默认构造函数
	return 0;
}

析构函数

析构函数：析构函数是特殊的成员函数。与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的。而对象在销毁时会自动调用析构函数，完成类的一些资源清理工作。
比如归还向系统申请的空间之类的，不然会造成内存泄漏等事故。

特性
1. 命名：析构函数名是在类名前加上字符 ~。
2. 无参数无返回值。
3. 一个类有且只有一个析构函数。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，C++编译系统系统自动调用析构函数。

class SeqList  //以链表结构来举例
{
public :
	SeqList (int capacity = 10)//构造函数来完成数据的初始化工作
	{
		_pData = (int*)malloc(capacity * sizeof(int));//在堆上开辟的内存
		assert(_pData);
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}

	~SeqList() //析构函数
	{
		if (_pData)
		{
			free(_pData ); // 释放堆上的空间
			_pData = nullptr; // 将指针置为空 ，避免野指针
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private :
	int* _pData ;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

5. 和编译器自动生成的默认构造函数一样，编译器自动生成的析构函数编译器生成的默认析构函数，对会自定类型成员调用它的析构函数。

class String  //名字
{
public:
	String(const char* str = "anna")//构造函数来完成名字初始化为anna
	{
		_str = (char*)malloc(strlen(str) + 1); //加上'\0'的字节
		strcpy(_str, str);
	}
	~String()
	{
		cout << "~String()" << endl;
		free(_str); //释放资源
		_str=nullptr;
	}
private:
	char* _str;
};

class Person  //人 
{
	private:
	String _name;//自定义类型成员   程序结束后会自动调用它的析构函数
	int _age;//内置类型成员
};
int main()
{
	Person p;//定义对象
	return 0;
}

拷贝构造函数

有时需要用到多个完全相同的对象，像以前的每个对象都要进行相同的初始化，很不方便，而c++中提供了对象的复制机制即（拷贝构造函数和赋值运算符重载），来解决这样的问题。
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：
1.拷贝构造函数也是特殊的成员函数
2. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
3.拷贝构造函数的参数只有一个且必须使用引用传参，使用传值方式会引发无穷递归调用。

class Date
{
public:
	Date(int year = 2020, int month = 3, int day = 31)//全缺省的构造函数
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)//拷贝构造 ，注意形参必须使用引用传，不然就会在传参这一步时无限制调用构造函数
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;//构造函数
	Date d2(d1);//拷贝构造函数
	return 0;
}

4. 若未显示定义，系统生成默认的拷贝构造函数。而 默认的拷贝构造函数对象按内存存储的字节序完成拷贝，这种拷贝我们叫做浅拷贝，或者值拷贝。所以一般不涉及动态分配的数据，可以用默认的拷贝构造函数。但是一旦涉及动态分配的数据，必须要自己定义拷贝构造函数（使用深拷贝）。

// 这里如果自己不定义拷贝构造函数，系统调用默认的则程序会崩溃掉
class String
{
public:
	String(const char* str = "jack")
	{
		_str = (char*)malloc(strlen(str) + 1);  //动态开辟申请空间
		strcpy(_str, str);
	}
~String()
	{
		cout << "~String()" << endl;
		free(_str);
		_str=nullptr;
	}
private:
	char* _str;
};
int main()
{
	String s1("hello");
	String s2(s1);//拷贝构造	
}

解释：但是由于成员数据涉及动态开辟，浅拷贝只是把值简单的复制一次再赋值，这样在上面的场景中，拷贝构造完之后必然有两个指针指向同一块内存，问题是，当其中一个对象的被析构后，资源被释放掉了，但是还有一个指针还指向这那块已经被归还给os的内存，无缘无故就变成了个野指针了。故规定成员数据涉及动态开辟的，要拷贝构造，不能使用默认的浅拷贝！

赋值运算符重载

先谈运算符重载
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。
函数格式：返回值类型 operator操作符(参数列表)

注意：
1 .不能通过连接其他符号来创建新的操作符：比如operator@ operator# 之类的
2 .重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数
3.用于内置类型的操作符，其含义不能改变，例如：内置的整型+，不能改变其含义，变成减法操作！
4.作为类成员的重载函数时，其形参看起来比操作数数目少1，因为成员函数的操作数有一个默认的形参this，限定为第一个形参
5. .* 、:: 、sizeof 、?: 、. 注意以上5个运算符不能重载。

赋值运算符重载
和拷贝构造函数一样，也是实现对象的复制机制。只不过是对赋值运算符的重载来完成的。
特征：
1.参数类型为引用，也是避免无限调用构造函数
2. 返回*this，所以返回值为引用
4. 一个类如果没有显式定义赋值运算符重载，编译器也会生成一个默认的，完成对象按字节序的值（浅）拷贝。

class Date
{
public :
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)//全缺省的构造函数
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date (const Date& d)//拷贝构造函数
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	Date& operator=(const Date& d) //赋值运算符重载
	{
		if(this != &d) //检验是不是给自己赋值
		{
			_year = d._year;
			_month = d._month;
			_day = d._day;
		}
	}
private:
	int _year ;
	int _month ;
	int _day ;
};
int main()
{
	Date d1(2020，3，31);
	Date d2;//先初始化
	d2 = d1;// 再 d1调用operator=完成拷贝
	
	//注意一点
	Date d3(2020,3,31);
	Date d4=d3;//这种写法，调用的是拷贝构造函数，而不是赋值运算符重载
	//解释：这是用d3来初始化d4，而初始化的操作是拷贝构造函数来完成的
	return 0;
}

取地址及const取地址操作符重载

先谈const修饰类的成员函数

将const修饰的类成员函数称之为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。

class Date
{
public :
	/*void Display ()
	{
		cout<<"Display ()" <<endl;

	}*/
	void Display () const
	{
		cout<<"Display () const" <<endl;
	}
private :
	int _year ; // 年
	int _month ; // 月
	int _day ; // 日
};
int main()
{
	Date d1 ;
	d1.Display ();
	/*const Date d2;
	d2.Display ();*/
	return 0;
}

利用上述代码来验证下面的问题：

1. const对象可以调用非const成员函数吗？
   不可以，本来const对象里的成员不允许被修改的，要是调用非const函数时里面被修改了，两者冲突，不被允许。
2. 非const对象可以调用const成员函数吗？
   可以，虽然非const对象里的成员数据允许被修改，调用const成员函数使其不能被修改，权限虽然被缩小了，但不冲突。
3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？
   同上
4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？
   同上

总结一句话：把他们想象成权限问题，非const表示可读可写，const表示只读，权限只能缩小，不能被放大。（可以包容，但不能纵容，哈哈！）。

取地址及const取地址操作符重载
这两个也是默认的成员函数，系统一般会自动生成默认的。

class Date
{
public :
	Date* operator&() 
	{
		return this ;
	}
	const Date* operator&()const     //确切一点说后面的const是修饰成员函数的*this而不是this，保护调用对象不能被修改
	{
		return this ;
	}
private :
	int _year ; 
	int _month ; 
	int _day ; 
};

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！

实现一个时间类（对本节知识的运用）

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	int  GetYearMonthday(int year, int month)
	{
		static int monthday[13] = { 0,31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };
		if (year % 400 == 0 || ((year % 4 == 0) && (year % 100 == 0))&& month==2)
		{
			return 29;
		}
		return monthday[month];
	}

	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)  //全缺省默认构造函数
	{
		if (year > 0 && (month > 0 && month<13) && (day>0 && day < GetYearMonthday(year, month)))
		{
			_year = year;
			_month = month;
			_day = day;
		}
		else
			cout << "输入时间不合法！！请重新输入" << endl;
	}
	Date(const Date& d)   //拷贝构造函数
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		this->_day = d._day;
	}
	Date& operator=(const Date& d)//赋值运算符重载
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		return *this;
	}
	/*Date operator+(int days)   
	{
		Date ret = *this;   
		ret._day += days;
		while (ret._day > GetYearMonthday(ret._year, ret._month))
		{
			ret._day -= GetYearMonthday(ret._year, ret._month);
			ret._month++;
			if (ret._month == 13)
			{
				ret._year++;
				ret._month = 1;
			}
		}
		return ret;
	}*/
	Date operator+(int days)   //  复用+=   单纯的算结果，自己的值不变  操作一个临时变量
	{
		Date ret = *this;  //因为是初始化 这个其实调用的是拷贝构造函数，而不是赋值运算符重载    后者的使用情况是   先初始化Date ret;  再赋值 ret = *this;
		ret += days;
		return ret;
	}

	Date& operator+=(int days)    //自己的值也改变了    
	{
		this->_day += days;
		while (this->_day > GetYearMonthday(this->_year, this->_month))
		{
			this->_day -= GetYearMonthday(this->_year, this->_month);
			this->_month++;
			if (this->_month == 13)
			{
				this->_year++;
				this->_month = 1;
			}
		}
		return *this;   
	}
	Date operator-(int days)     //自己值不变
	{
		Date ret = *this;
		ret -= days;
		return ret;
	}
	Date & operator-=(int days)
	{
		if (days < 0)
		{
			*this += (-days);   //减的是负数，相当于加法 复用+=
			return *this;
		}
		_day -= days;
		while (_day <= 0)
		{
			_month--;
			if (_month == 0)
			{
				_year--;
				_month = 12;
			}
			_day += GetYearMonthday(_year, _month);
		}
		return *this;
		
	}
	
	Date& operator++()//前置自加
	{

		//复用+=
		*this += 1;
		return *this;  //返回加一后的值
	}
	Date operator++(int) //后置自加   返回的值是没有操作的
	{
		
		//也可以复用+=
		Date ret = *this;
		*this += 1; //加一
		return ret;  //返回加加操作之前的值
	}

	Date& operator--() //前置自减
	{
		//复用-=
		*this -= 1;
		return *this;
	}
	Date operator--(int) //后置自减
	{
	
		Date ret = *this;   //拷贝构造临时变量
		*this -= 1;
		return ret;     //返回时，由于是临时变量 不能传引用，因为函数结束后，临时变量销毁，引用的本体没了，引用也不能用，  所以返回值 又是一次拷贝构造
	}

	inline bool operator>(const Date& d)const
	{
		return (_year > d._year) ||
			(_year == d._year && _month > d._month) ||
			(_year == d._year&& _month == d._month && _year > d._year);
	}
	inline bool operator==(const Date& d)const
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	}
	//为了提高代码复用性 ，下面所有关系运算符重载都可以 复用上面这两个   即 > 和==     并且都可以写成内联函数
	inline bool operator>=(const Date& d)const
	{
		return (*this > d) || (*this == d);
	}
	inline bool operator<(const Date& d)const
	{
		return !(*this >= d);
	}
	inline bool operator<=(const Date& d)const
	{
		return !(*this>d);
	}

	inline bool operator!=(const Date& d)const
	{
		return !(*this == d);
	}
	void print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};