C++——类和对象（3）

1. 拷贝构造

1.1 概念

1.2 特性

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2. 赋值重载和运算符重载

2.1 运算符重载

2.2 赋值重载

此篇文章讲解六个默认成员函数中的拷贝构造和赋值重载。

1. 拷贝构造

1.1 概念

拷贝构造：

在创建对象的时候用已经创建好的对象去初始化一个新对象；
只有一个形参，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。

1.2 特性

拷贝构造是构造函数的一个重载形式；
拷贝构造的参数只能有一个，且一般为类对象的常引用形式（常引用是因为不想传过来的对象被修改），不能传值，这样会引起无穷递归，编译器会直接报错；
class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){_day = d._day;_month = d._month;_year = d._year;}void Print(){cout << "今天是" << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl;}
private:int _year = 10;int _month = 10;int _day = 10;
};

当对象采用传值调用的时候，不会把对象直接传过去，编译器会帮你调用类里面的拷贝构造；

如果拷贝构造中的参数也是值而不是引用，则会发生无穷递归：

若类中未显式定义拷贝构造，则编译器会自动生成一个拷贝构造，这个构造是值拷贝（浅拷贝），内置类型会帮你全部拷贝（按字节），自定义类型会帮你调用它的拷贝构造。
class Time
{
public:Time(const Time& t){_hour = t._hour;_min = t._min;_sec = t._sec;cout << "this is time structor!" << endl;}Time(int hour = 1, int min = 1, int sec = 1){_hour = hour;_min = min;_sec = sec;}
private:int _hour;int _min;int _sec;};class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year = 10;int _month = 10;int _day = 10;Time _t;
};int main()
{Date d1;Date d2(d1);
}

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，如果像 Stack：
class Stack
{
public:Stack(int capacity){int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (tmp == nullptr){perror("malloc error");exit(-1);}_arr = tmp;_size = 0;_capacity = capacity;}void Push(int x){//CheckCapacity()_arr[_size++] = x;}~Stack(){if (_arr != nullptr){free(_arr);_arr = nullptr;}_size = _capacity = 0;}private:int* _arr;int _size;int _capacity;
};int main()
{Stack st1(10);Stack st2(st1);}
st2 拷贝构造st1 ，这里是编译器默认生成的拷贝构造，默认是值拷贝，那么不管是 int 类型的 size，capacity，还是指针类型的 arr 都会拷贝 st1 的，这样就会导致 st2 中的 _arr 和 st1 中的 _arr 指向同一块空间，在析构的时候 st2 会先 free() 那块 malloc 的空间，再析构 st1 的时候，free() 一块已释放的空间，那就会报错。

所以应该添加一份拷贝构造（深拷贝）：
class Stack
{
public:Stack(int capacity){int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (tmp == nullptr){perror("malloc error");exit(-1);}_arr = tmp;_size = 0;_capacity = capacity;}Stack(const Stack& st){_size = st._size;_capacity = st._capacity;int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * _capacity);if (tmp == nullptr){perror("malloc error");exit(-1);}_arr = tmp;}void Push(int x){//CheckCapacity()_arr[_size++] = x;}~Stack(){if (_arr != nullptr){free(_arr);_arr = nullptr;}_size = _capacity = 0;}private:int* _arr;int _size;int _capacity;
};int main()
{Stack st1(10);Stack st2(st1);}

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

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。

2. 赋值重载和运算符重载

2.1 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。

例如：

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){_day = d._day;_month = d._month;_year = d._year;}bool operator==(const Date& d){return _year == d._year &&_month == d._month &&_day == d._day;}void Print(){cout << "今天是" << _year << "年" << _month << "月" << _day<< "日" << endl;}
private:int _year = 10;int _month = 10;int _day = 10;
};int main()
{Date d1(2024, 3, 17);Date d2(d1);bool ret1 = (d1 == d2);bool ret2 = (d1.operator==(d2));cout << ret1 << " " << ret2 << endl;
}

2.2 赋值重载

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 = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){_day = d._day;_month = d._month;_year = d._year;}bool operator==(const Date& d){return _year == d._year &&_month == d._month &&_day == d._day;}Date& operator=(const Date& d){if (this != &d){_day = d._day;_year = d._year;_month = d._month;}return *this;}void Print(){cout << "今天是" << _year << "年" << _month << "月" << _day<< "日" << endl;}
private:int _year = 10;int _month = 10;int _day = 10;
};//int main()
//{
//	Date d1(2024, 3, 17);
//	Date d2(d1);
//	bool ret1 = (d1 == d2);
//	bool ret2 = (d1.operator==(d2));
//	cout << ret1 << " " << ret2 << endl;
//}int main()
{Date d1(2024, 3, 17);Date d2;d2.operator=(d1);d2.Print();d1.Print();bool ret1 = (d1 == d2);bool ret2 = (d1.operator==(d2));cout << ret1 << " " << ret2 << endl;
}

赋值重载不能作为全局函数，只能重载成类的成员函数
// 错误示范
// 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;
}
原因：如果不在类中定义赋值重载，那么编译器会自动生成一份，这是我们如果再类外声明了一份，就会和类中默认的产生冲突，所以赋值重载只能是类的成员函数。

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赋值运算符重载完成赋值。
如果编译器能够自动生成那么还需要我们去编写赋值重载吗？这里其实和拷贝构造类似，如果不是动态开辟的空间，那么无所谓，但是如果成员变量有需要动态开辟的空间，那么就需要自己编写赋值重载，例如栈类：