C++——拷贝构造和运算符重载

1. 拷贝构造函数

1.值传递

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//全缺省构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  date(date d)//值传递  date d 会报错
  {
    _year = d._year;
    _month = d._month;
    _day = d._day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(d1);//拷贝构造
  return 0;
}

• 这里为什么会报错？
• 存在递归拷贝

d对象初始化时需要自动调用构造函数，

调用函数之前需先传参，

传参过程中又是一个拷贝构造

• 上面是一个严谨的分析过程，没看懂就继续往下看

d2 (d1) ——(用d1拷贝构造d2） 对象初始化之前自动调用构造函数
调用函数之前先传参 将参数d1传给构造函数 的参数d 的过程中，

由于是传值调用，相当于将d1的拷贝传给d

即拷贝构造 —— date d (d1) (用d1构造d）
再次进行拷贝构造
参数 d1传给 参数d 的过程中，又进行拷贝构造
无休止递归下去

2. 引用传递

由于d为d1的别名，所以 参数d1传给 d的过程中， 不会发生拷贝构造

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//全缺省构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  date(const date& d)//引用传递
  {
    _year = d._year;
    _month = d._month;
    _day = d._day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(d1);//拷贝构造
  return 0;
}

加入const，是为了防止由于操作失误导改变d本身 如：假设 d._year =_year , _year代表d2._year ，将d2中的年赋值给d1的年，就会导致报错

3. 浅拷贝问题

#include<iostream>
using namespace std;
class stack
{
public:
  stack(int n)//构造函数
  {
     _a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
     _size = 0;
     _capity = n;
  }
  ~stack()//析构函数
  {
    free(_a);
    _a = nullptr;
    _size = _capity = 0;
  }

private:
  int * _a;
  int _size;
  int _capity;
};
int main()
{
  stack s1(10);
  stack s2(s1);//拷贝构造
  return 0;//空间会被释放两次，程序崩溃
}

• 以上代码为什么一运行就会报错？
  -
  s1._a 指针指向 开辟的10个字节的空间，由于是拷贝构造，所以将s1._a指针的值 赋值给了 s2._a指针， 使s2._a指针同样指向与s1._a相同的位置，
  又由于是先构造的后析构，所以理应先析构 s2 ，s2free这块空间后，由于s1._a与s2._a指向同一个位置，s1还会对这块空间再次free
  同一块空间释放两次，会导致崩溃

2. 运算符重载

1. 为什么不可以直接比较？

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(2022,12,22);
  return 0;
}

• date 实例化出的对象 d1 与d2 的大小可以直接比较嘛？<font 不可以，自定义类型是自己定义的，怎么比较大小由自己规定
  内置类型 是编译器自己定义的类型，它知道要怎么比

C++为了增强代码的可读性引入运算符重载，运算符重载是具有特殊函数名的函数

2. 操作符 ==

1. 错误写法

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
//private://需要将_year等改为public
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
bool operator ==(const date& d1, const date& d2)//由几个参数，就接收几个
{
//判断年月日是否都相等
  return d1._year == d2._year && d1._month == d2._month && d1._day == d2._day;
}
int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(2022,12,22);
  d1 == d2;
  cout << (d1 == d2) << endl;// 0 代表假
  return 0;
}

但是这种方法会 把date类中prviate的里面的成员变量变成共有的 否则就会报错

2. 正确写法

写入类中作为成员函数

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
  bool operator ==( const date& d2)// 由于隐藏的this指针的存在，&d1传过来由this指针接收
  {
    return _year == d2._year && _month == d2._month && _day == d2._day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};

int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(2022,12,22);
  d1 == d2;//  d1.operator==(d2) 等价于 d1.operator==(&d1,d2)
  cout << (d1 == d2) << endl;
  return 0;
}

传入类中，由于隐藏的this指针的存在，所以&d1传过去被this接收了，_year代表 d1._year 但是因为它是隐藏的，所以&d1也不需要表现出来直接传入d2即可<

3. 操作符 >

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
  bool operator >( const date& d2)// 由于隐藏的this指针的存在，&d1传过来由this指针接收
  {
    if (_year > d2._year)//年大为大
    {
      return true;
    }
    else if (_year == d2._year && _month > d2._month) //年相，月大为大
    {
      return true;
    }
    else if (_year == d2._year && _month == d2._month && _day > d2._day)//年 月相等，天大为大
    {
      return true;
    }
    else
    {
      return false;
    }
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};

int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(2022,12,22);
  d1 > d2;//等价于 operator>(&d1,d2)
  cout << (d1 > d2) << endl;
  return 0;
}

判断大于时 ，同样存在一个隐藏的this指针，我们只需要判断 年大的就为大 ，年相等 月大的就为大，年月相等，天大的就为大，其他情况都为假

4. 注意事项

1. 不能通过连接其他符号来创建新的操作符 (如 operator@）

2.重载操作符必须有一个类类型或者枚举类型的操作数

date 就属于是自定义类型</font><font color=blue> 3.用于内置类型的操作符，其含义不能改变(如 int 加法 不能改变)

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成员函数的操作符有一个默认的形参this，限定为第一个形参

this指针是隐藏的，所以也不用传过来，this指针默认为第一个参数，并且代表d1

5. ( . * ) (:: ) (sizeof ) (? : 三目运算符) ( . ) 以上5个运算符不能重载

5.操作符 !=

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
  bool operator==(const date& d2)//d1==d2
  {
    return _year == d2._year && _month == d2._month && _day == d2._day;
  }
  bool operator!=(const date& d2)
  {
    return !(*this == d2);//借助上面的d1==d2的相反即 d1!=d2
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(2022,12,22);
  d1 != d2;
  cout << (d1 != d2) << endl;
  return 0;
}

借助上面已经写好的d1==d2 ，取其相反 即为 d1!=d2

6. 操作符 <

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
  bool operator >(const date& d2)// 由于隐藏的this指针的存在，&d1传过来由this指针接收
  {
    if (_year > d2._year)//年大为大
    {
      return true;
    }
    else if (_year == d2._year && _month > d2._month) //年相，月大为大
    {
      return true;
    }
    else if (_year == d2._year && _month == d2._month && _day > d2._day)//年 月相等，天大为大
    {
      return true;
    }
    else
    {
      return false;
    }
  }
  bool operator<(const date& d2)// d1 < d2
  {
    return !(*this > d2);
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(2022,12,22);
  d1 < d2;
  cout << (d1 < d2) << endl;
  return 0;
}

若直接写d1<d2 的条件太复杂，直接采用 d1 >d2 的相反，*this 代表 d1

7 .赋值操作符

1. 正常使用

#include<iostream>
using namespace std;
class date
{
public:
  date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//构造
  {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
  }
  void print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
  void operator=(const date& d2)//为了防止自己给自己赋值的事情发生，如:d1=d1
  {
    if ( this == &d2)
    {
      _year = d2._year;
      _month = d2._month;
      _day = d2._day;
    }
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  date d1(2022,12,21);
  date d2(2022,12,22);
  d1 =d2;
  return 0;
}

2. 连续赋值情况的考虑

如果为内置类型，如int 则可以进行连续赋值 对于 int 来说，j=z ,返回值为z ，i=z，生成最终结果 但是如果为自定义类型，连续赋值就不可以，从右开始 d3=d1 同样也应该有一个返回值，用来与d2进行赋值

传值返回

由于*this为date 类型，属于传值返回，即返回一个临时变量，所以需进行拷贝构造

同时也会多开辟一块空间存储</font>，<font color=red> 就会导致当return ( * this) 返回时，传入 拷贝构造中创建临时变量 ，再次从中返回时，才能返回到 主函数中

传引用返回

传 * this的引用作为变量的别名，相当于 * this本身，不会消耗一块空间，自然在return*this 返回时，不会进入拷贝构造中，而是直接返回