c++阶梯之类与对象（中）＜ 续集 ＞

前文：

c++阶梯之类与对象（上）-CSDN博客

c++阶梯之类与对象（中）-CSDN博客

前言：

在上文中，我们学习了类的六个默认成员函数之构造，析构与拷贝构造函数，接下来我们来看看剩下的默认成员函数。 

目录

前文：

前言：

5. 赋值运算符重载

5.1 运算符重载

普通函数版 

运算符重载版 

 5. 2 赋值运算符重载

1. 赋值运算符重载格式

 2. 实例

注意： 

 5.3 特殊的运算符重载 前置++与后置++

 6. Date类的实现（多功能）

Date.h 

Date.cpp 

main.cpp 

补充知识：

7.const成员 

8. 取地址及const取地址操作符重载

5. 赋值运算符重载

5.1 运算符重载

我们知道函数重载，那么运算符重载又是什么？

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

我们可以这样认为，运算符重载就是给运算符赋予一个新的含义，<专为自定义类型而生> 不过默认并不会改变运算符的基本逻辑。

我们来看看他在实际中的应用，我们实现两个Date类对象比较，1.是否相等 2. 是否小于

普通函数版 

我们可以看到，在这个版本里，代码编写者取名十分随意，那么当别人看到这段代码，内心的活动估计十分激昂。虽然在功能上很完美，但其代码却会让人抓耳挠腮。 

class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 6)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//Data类拷贝构造，赋值重载，析构都不需要自己实现

	bool compare1(const Date& d) //DateEqual 
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	}

	bool compare2(const Date& d)//DateLess
	{
		if (_year < d._year)
		{
			return true;
		}
		else if (_year == d._year)
		{
			if (_month < d._month)
			{
				return true;
			}
			else if (_month == d._month)
			{
				return _day < d._day;
			}
		}
		return false;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{

	Date d1(2024, 2, 7);
	Date d2(1997, 1, 1);
	cout << d1.compare1(d2) << endl;
	cout << d1.compare2(d2) << endl;
	return 0;
}

运算符重载版 

这一版本的代码可读性大大增强，还免去了起名的麻烦，同时在调用函数的时候，自定义类型也可以像内置类型一样简单快捷的使用运算符。

class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 6)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	//Data类拷贝构造，赋值重载，析构都不需要自己实现

	bool operator==(const Date& d)
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	}

	bool operator<(const Date& d)
	{
		if (_year < d._year)
		{
			return true;
		}
		else if (_year == d._year)
		{
			if (_month < d._month)
			{
				return true;
			}
			else if (_month == d._month)
			{
				return _day < d._day;
			}
		}
		return false;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{

	Date d1(2024, 2, 7);
	Date d2(1997, 1, 1);
	return 0;
}

int main()
{
	Date d1(2024, 2, 7);
	Date d2(1997, 1, 1);
	/*cout << d1.operator<(d2) << endl;
	cout << d1.operator==(d2) << endl;*/

	cout << (d1 < d2) << endl;//在编译器看来，等同于cout << d1.operator<(d2) << endl;
	cout << (d1 == d2) << endl;//在编译器看来，等同于cout << d1.operator==(d2) << endl;
	return 0;
}

 注意：因为 << 的运算符很高，因此在调用时需要加括号。

运算符重载并不会改变运算符的底层逻辑，因此对于双操作数运算符来说，左操作数就是函数的第一个参数，右操作数是第二个参数。

那么运算符重载能定义成全局的吗，是的可以，但是这样我们就不能访问类的私有成员。但将类成员公有化，如何保证封装性呢？

我们可以使用友元函数，或者定义成成员函数。 

 5. 2 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 

 2. 实例

我们发现，所谓的赋值重载与之前学到的拷贝构造几乎是一个模子里刻出来的，既然他们一样，那我们还有必要学他吗？

这里有一个误区，他们的实现确实一样，但有一个不同点。

<  > 拷贝构造是对并不存在的对象进行拷贝构造，既有拷贝又有构造；

<  > 赋值重载是对已经存在的对象进行赋值（拷贝）。 

class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 2, int day = 6)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	
	Date(Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	bool operator==(const Date& d)
	{
		return _year == d._year
			&& _month == d._month
			&& _day == d._day;
	}

	bool operator<(const Date& d)
	{
		if (_year < d._year)
		{
			return true;
		}
		else if (_year == d._year)
		{
			if (_month < d._month)
			{
				return true;
			}
			else if (_month == d._month)
			{
				return _day < d._day;
			}
		}
		return false;
	}
	
	bool operator!=(const Date& d)
	{
		return !(*this == d);
	}
	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;
};

int main()
{
	Date d1(2024, 2, 7);
	Date d2(1997, 1, 1);
	int a = 10;
	int b = 20;

	Date d3 = d1;//拷贝构造，即Date d3(d1);
	Date d4;
	d4 = d1;//赋值重载
	return 0;
}

我们在汇编视角可以看的更加清晰。 

注意： 

赋值重载只能定义成类的成员函数，不能定义成全局函数。

<  > 编译器不支持定义为全局函数，如果定义成全局会报错。

<  > 定义成全局函数，那么类中没有实现，作为默认成员函数之一，编译器会自动生成一个默认赋值重载，那么当调用的时候就会产生冲突。

<  > 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。

我们不写，编译器会自动生成，那么我们还需要写吗？

视情况而定，值拷贝对于Date类来说很适用，那么对于我们之前写的Stack类呢？他会造成不小的麻烦 。关于这一点，在c++阶梯之类与对象（中）-CSDN博客中的拷贝构造函数一节有详细讲解，感兴趣的宝子可以去看看。

 5.3 特殊的运算符重载 前置++与后置++

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

Date operator++(int)//后置++，后置++使用后加1，因此返回的结果是自己本身，返回之后自身+1
{
	Date tmp = *this;
	_day+=1;
	return tmp;
}

Date& operator++()//前置++，前置++使用前++，前置++返回的结果是自身+1
{
	_day++;
	return *this;
}

 6. Date类的实现（多功能）

在Date类实现常用运算符的重载，日期计算器，两日期的间隔等功能。

Date.h 

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:

	// 获取某年某月的天数
	int GetMonthDay(int year, int month);

	// 全缺省的构造函数
	Date(int year , int month , int day );

	// 拷贝构造函数
	Date(const Date& d);

	// 赋值运算符重载
	Date& operator=(const Date& d);

	// 析构函数
	~Date();

	// 日期+=天数
	Date& operator+=(int day);

	// 日期+天数
	Date operator+(int day);

	// 日期-天数
	Date operator-(int day);

	// 日期-=天数
	Date& operator-=(int day);

	// 前置++
	Date& operator++();

	// 后置++
	Date operator++(int);

	// 后置--
	Date operator--(int);

	// 前置--
	Date& operator--();

	// >运算符重载
	bool operator>(const Date& d);

	// ==运算符重载
	bool operator==(const Date& d);

	// >=运算符重载
	bool operator >= (const Date& d);

	// <运算符重载
	bool operator < (const Date& d);

	// <=运算符重载
	bool operator <= (const Date& d);

	// !=运算符重载
	bool operator != (const Date& d);

	// 日期-日期 返回天数
	int operator-(const Date& d);

	//打印
	void Print();

private:

	int _year;

	int _month;

	int _day;

};

Date.cpp 

#include"Date.h"
//获取每个月的天数
int Date::GetMonthDay(int year, int month)
{
	int monthDays[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 monthDays[month];
}
//全缺省构造函数
Date::Date(int year = 1997, int month = 1, int day = 1)
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

//拷贝构造
Date::Date(const Date& d)
{
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}

//赋值运算符重载
Date& Date::operator=(const Date& d)
{
	if (*this != d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	return *this;
}

//析构
Date::~Date()
{
	;
}

//日期+=天数
Date& Date::operator+=(int day)
{
	_day += day;
	while (_day > GetMonthDay(_year, _month))
	{
		_day -= GetMonthDay(_year, _month);
		_month++;
		if (_month == 13)
		{
			_year++;
			_month = 1;
		}
	}
	return *this;
}

//日期+天数
Date Date::operator+(int day)
{
	Date tmp = *this;
	tmp += day;
	return tmp;
}

//日期-=天数
Date& Date::operator-=(int day)
{
	_day -= day;
	while (_day <= 0)
	{
		_day += GetMonthDay(_year, _month);
		_month--;
		if (_month == 0)
		{
			_year--;
			_month = 12;
		}
	}
	return *this;
}

//日期-天数
Date Date::operator-(int day)
{
	Date tmp = *this;//拷贝构造
	tmp -= day;
	return tmp;

}

//后置++
Date Date::operator++(int)//后置++，后置++使用后加1，因此返回的结果是自己本身，返回之后自身+1
{
	Date tmp = *this;
	_day++;
	return tmp;
}

//前置++
Date& Date::operator++()//前置++，前置++使用前++，前置++返回的结果是自身+1
{
	_day++;
	return *this;
}

//后置--
Date Date::operator--(int)
{
	Date tmp = *this;
	_day --;
	return tmp;
}

//前置--
Date& Date::operator--()
{
	_day--;
	return *this;
}

//重载==
bool Date::operator==(const Date& d)
{
	return _year == d._year
		&& _month == d._month
		&& _day == d._day;
}

//重载!=
bool Date::operator!=(const Date& d)
{
	return !(*this == d);
}

//重载<
bool Date::operator<(const Date& d)
{
	if (_year < d._year)
	{
		return true;
	}
	else if (_year == d._year)
	{
		if (_month < d._month)
		{
			return true;
		}
		else if (_month == d._month)
		{
			return _day < d._day;
		}
	}
	return false;
}

//重载<=
bool Date::operator<=(const Date& d)
{
	return (*this < d) || (*this == d);
}

//重载>
bool Date::operator>(const Date& d)
{
	return !(*this <= d);
}

//重载>=
bool Date::operator>=(const Date& d)
{
	return !(*this < d);
}

//日期-日期=天数
int Date::operator-(const Date& d)
{
	Date max = *this, min = d;
	int flag = 1;
	if (*this < d)
	{
		max = d;
		min = *this;
		flag = -1;
	}
	int n = 0;
	while (min != max)
	{
		min += 1;
		n++;
	}
	return n * flag;	
}

//打印
void Date::Print()
{
	cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

main.cpp 

#include"Date.h"

int main()
{
	Date d1(2024, 2, 7);
	Date d2(1997, 5, 3);
	cout << (d1 - d2) << endl;
	d1 -= 10;
	d1.Print();
	d2 += 20;
	d2.Print();
	cout << (d1 < d2) << endl;
	Date d3(1, 1, 1);
	d1.Print();
	d3 = d1++;
	d3.Print();
	++d3;
	d3.Print();
	
	return 0;
}

Date的实现是对近期知识的总结，糅合了许多语法，并且难度也不大，值得一写。 

补充知识：

补充上述相关的简略友元与操作数顺序知识。 这里使用重载流插入操作符<< 来进行演示。

 我们根据所学的知识写了 << 的重载成员函数，但在使用的时候出现了问题。

我们之前说过， 运算符重载并不会改变运算符的底层逻辑，因此对于双操作数运算符来说，左操作数就是函数的第一个参数，右操作数是第二个参数。

因此按我们写的，应该这么使用

但很显然，这与我们预期的不符。成员函数隐含形参this，这个我们没有办法更改，因此只能将他实现为全局函数，然后更改函数参数的顺序。这里会用到友元，现在我们只需要知道友元的存在，不必深究。

虽然此时可以使用 << 输出Date类型了，但他只能输出一个，正常的 << 是可以连续流插入的。

这里的问题在于运算符的结合性，<< 是从左往右，cout<<d1 之后需要返回一个值，然后再调用 << 。我们做如下更改，

此时的流插入操作符重载和我们心目中的就一般无二了。 

7.const成员 

将const修饰的“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。

我们知道，成员函数中隐含的参数this指针是不允许显式写出来的，因此我们要将this指针const化就只能通过上面的方法。

请思考下面的几个问题：
1. const对象可以调用非const成员函数吗？
2. 非const对象可以调用const成员函数吗？
3. const成员函数内可以调用其它的非const成员函数吗？
4. 非const成员函数内可以调用其它的const成员函数吗？

8. 取地址及const取地址操作符重载

这两个默认成员函数一般不用重新定义 ，编译器默认会生成。

class Date
{
public :
Date* operator&()
{
return this ;
}
const Date* operator&()const
{
return this ;
}
private :
int _year ; // 年
int _month ; // 月
int _day ; // 日
};

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！