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🔥專欄：c++筆記倉(cāng)

朋友們大家好，本篇文章帶大家認(rèn)識(shí)賦值運(yùn)算符重載，const成員，取地址及const取地址操作符重載等內(nèi)容

1.賦值運(yùn)算符重載

1.1運(yùn)算符重載

運(yùn)算符重載是一種編程語(yǔ)言特性，它允許開發(fā)者為已有的運(yùn)算符提供自定義的實(shí)現(xiàn)。這意味著你可以改變某些運(yùn)算符在你自定義的類或數(shù)據(jù)類型上的行為。比如，你可以定義加號(hào)運(yùn)算符（+）如何在你自定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行運(yùn)算

什么意思呢，我們來(lái)講解：首先我們定義日期類Date，并實(shí)例化兩個(gè)對(duì)象：

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1(2018, 9, 26);Date d2(2024, 3, 29);return 0;
}

我們?nèi)绾闻袛鄡蓚€(gè)年份相等呢？

如果是常規(guī)方法，我們會(huì)寫一個(gè)比較函數(shù)，來(lái)判斷是否相同：

bool issame(const Date& d1, const Date& d2)
{return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}
int main()
{Date d1(2018, 9, 26);Date d2(2024, 3, 29);cout << issame(d1, d2) << endl;return 0;
}

那如果我們想直接通過(guò)用d1==d2來(lái)判斷是否相同呢？這里就用到了操作符重載

運(yùn)算符重載是具有特殊函數(shù)名的函數(shù)，也具有其返回值類型，函數(shù)名字以及參數(shù)列表，其返回值類型與參數(shù)列表與普通的函數(shù)類似，注意這里說(shuō)的重載與我們的函數(shù)重載不是一個(gè)意思

函數(shù)名字為：關(guān)鍵字operator后面接需要重載的運(yùn)算符符號(hào)

bool operator==(const Date& d1, const Date& d2)
{return d1._year == d2._year&& d1._month == d2._month&& d1._day == d2._day;
}

int main()
{Date d1(2018, 9, 26);Date d2(2024, 3, 29);cout << (d1==d2) << endl;return 0;
}

我們發(fā)現(xiàn)，直接進(jìn)行判斷時(shí)，調(diào)用了比較函數(shù)

但是這里是全局的定義的operator==，這里會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)算符重載成全局的就需要成員變量是公有的，即我的成員不能是private私有的，那么封裝性如何保證？

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}bool operator==(const Date & d2){return _year == d2._year&& _month == d2._month&& _day == d2._day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

bool operator==(const Date& d2)
{return _year == d2._year&& _month == d2._month&& _day == d2._day;
}

這部分是Date類中==運(yùn)算符的重載。這個(gè)重載讓你可以使用==來(lái)比較兩個(gè)Date對(duì)象是否相等，即它們的年、月、日是否都相同

關(guān)鍵點(diǎn)講解

• 參數(shù)：operator==函數(shù)接受一個(gè)類型為const Date&的參數(shù)d2，它是比較操作的右側(cè)操作數(shù)。左側(cè)操作數(shù)是調(diào)用這個(gè)函數(shù)的對(duì)象，即this指針指向的對(duì)象
• const關(guān)鍵字：參數(shù)使用const修飾符和引用傳遞來(lái)保證效率和避免不必要的拷貝，同時(shí)確保不會(huì)修改傳入的對(duì)象
• 函數(shù)體：函數(shù)體中，通過(guò)比較兩個(gè)Date對(duì)象的年、月、日字段來(lái)決定這兩個(gè)對(duì)象是否相等。如果所有字段都相等，則返回true；否則，返回false

我們接著調(diào)用這個(gè)函數(shù)：

int main()
{Date d1(2018, 9, 26);Date d2(2024, 3, 29);cout << d1.operator==(d2) << endl;cout << (d1==d2) << endl;return 0;
}

注意
注意這里的順序，d1在前與在后是不同的，如果我們寫一個(gè)小于函數(shù)的運(yùn)算符重載，順序不同，意思剛好相反

我們有兩種方式進(jìn)行調(diào)用，這兩種方式是相同的：

在上面的講解之后，相信大家對(duì)運(yùn)算符重載有了一定的了解，他就是允許自定義對(duì)象使用運(yùn)算符，它的返回值是根據(jù)運(yùn)算符來(lái)決定的，比如完成加減操作，我們就返回int類型，判斷是否大于小于，就用bool類型

1.1.1特性：

• 不能通過(guò)連接其他符號(hào)來(lái)創(chuàng)建新的操作符：比如operator@
• 重載操作符必須有一個(gè)類類型參數(shù)（自定義類型參數(shù)）
• 用于內(nèi)置類型的運(yùn)算符，其含義不能改變，例如：內(nèi)置的整型+，不能改變其含義作為類成員函數(shù)重載時(shí)，其形參看起來(lái)比操作數(shù)數(shù)目少1，因?yàn)槌蓡T函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)為隱藏的this
• .* :: sizeof ?: . 注意以上5個(gè)運(yùn)算符不能重載。這個(gè)經(jīng)常在筆試選擇題中出現(xiàn)

1.2賦值運(yùn)算符重載

我們知道，拷貝賦值有兩種，拷貝構(gòu)造和賦值重載，我們看拷貝構(gòu)造：

Date d1(2018, 9, 26);
Date d2(d1);

那如果我們用賦值運(yùn)算符重載呢？可以寫成下面的形式：

d2=d1;

關(guān)鍵區(qū)別：

• 拷貝構(gòu)造函數(shù)在對(duì)象創(chuàng)建時(shí)使用，用于初始化新對(duì)象。賦值運(yùn)算符重載在對(duì)象已存在時(shí)使用，用于將一個(gè)對(duì)象的值賦給另一個(gè)對(duì)象
• 目的：拷貝構(gòu)造函數(shù)的目的是創(chuàng)建一個(gè)新的、狀態(tài)相同的對(duì)象副本。賦值運(yùn)算符的目的是改變一個(gè)已存在對(duì)象的狀態(tài)，使其與另一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)相同
• 拷貝構(gòu)造函數(shù)通常接收一個(gè)對(duì)同類對(duì)象的常引用。賦值運(yùn)算符重載通常返回對(duì)象的引用，并接收一個(gè)對(duì)同類對(duì)象的常引用作為參數(shù)

我們接下來(lái)講解賦值運(yùn)算符重載的具體實(shí)現(xiàn)來(lái)體現(xiàn)上面的特點(diǎn)：

能不能直接這么寫呢？：

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

這個(gè)在單個(gè)賦值是可以的，那如果，我想像c語(yǔ)言一樣同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)變量的連續(xù)賦值的場(chǎng)景呢？

int b;
int c;
b=c=10;

那我們這個(gè)函數(shù)就無(wú)法滿足要求了，我們?cè)撊绾涡薷哪?#xff1f;

我們不妨探討連續(xù)賦值的本質(zhì)：

b=c=10;

這里執(zhí)行步驟：

• 10賦值給c，c=10這個(gè)表達(dá)式返回值為左操作數(shù)c
• c再作為b=c的有操作數(shù)給b賦值，返回值為左操作數(shù)b

所以，我們的自定義類型也要符合這里的行為

所以，我們需要對(duì)函數(shù)進(jìn)行修改：

第一次修改：

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

返回左操作數(shù)，返回*this

我們這里用的是傳值返回，意味著這里返回的不是*this，返回的是*this的拷貝，則需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)：


所以我們需要再次修改：

第二次修改：

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

我們返回引用

還有一個(gè)問(wèn)題，如果自身給自身賦值呢？

d1=d1;

為什么自賦值不行？

自賦值在大多數(shù)情況下是可以工作的，但是在特定的情況下，如果沒有正確處理，它可能會(huì)引起錯(cuò)誤或意外的行為?？紤]自賦值的主要原因是為了確保當(dāng)對(duì)象賦值給自身時(shí)，程序仍然能夠正確、安全地運(yùn)行
特別是在類中涉及到動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理時(shí)，不正確處理自賦值可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。例如，假設(shè)一個(gè)類內(nèi)部分配了動(dòng)態(tài)內(nèi)存，如果在賦值操作中首先釋放了這塊內(nèi)存（預(yù)備重新分配），而源對(duì)象和目標(biāo)對(duì)象實(shí)際上是同一個(gè)對(duì)象，那么這個(gè)操作實(shí)際上會(huì)破壞源對(duì)象的狀態(tài)，導(dǎo)致未定義行為

我們還需要再次修改一次：

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

我們這里判斷條件是地址的比較，如果地址不相同說(shuō)明不是同一個(gè)對(duì)象，可以賦值

1.3 賦值運(yùn)算符的其他性質(zhì)

賦值運(yùn)算符只能重載成類的成員函數(shù)不能重載成全局函數(shù)

我們首先得把成員類型設(shè)置為公有的，發(fā)現(xiàn)還是報(bào)錯(cuò)，

原因：賦值運(yùn)算符如果不顯式實(shí)現(xiàn)，編譯器會(huì)生成一個(gè)默認(rèn)的。此時(shí)用戶再在類外自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)全局的賦值運(yùn)算符重載，就和編譯器在類中生成的默認(rèn)賦值運(yùn)算符重載沖突了，故賦值運(yùn)算符重載只能是類的成員函數(shù)

如果我們不寫賦值運(yùn)算符重載，編譯器是否會(huì)默認(rèn)生成呢？

結(jié)果是會(huì)生成的

所以這里與我們拷貝構(gòu)造等函數(shù)性質(zhì)一致：

用戶沒有顯式實(shí)現(xiàn)時(shí)，編譯器會(huì)生成一個(gè)默認(rèn)賦值運(yùn)算符重載，以值的方式逐字節(jié)拷貝。注意：內(nèi)置類型成員變量是直接賦值的，而自定義類型成員變量需要調(diào)用對(duì)應(yīng)類的賦值運(yùn)算符重載完成賦值

既然編譯器生成的默認(rèn)賦值運(yùn)算符重載函數(shù)已經(jīng)可以完成字節(jié)序的值拷貝了，還需要自己實(shí)現(xiàn)嗎？

答案是需要的，如遇到下面的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理

typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 10){_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));if (nullptr == _array){perror("malloc申請(qǐng)空間失敗");return;}_size = 0;_capacity = capacity;}void Push(const DataType& data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}~Stack(){if (_array){free(_array);_array = nullptr;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;size_t _size;size_t _capacity;
};
int main()
{Stack s1;s1.Push(1);s1.Push(2);s1.Push(3);s1.Push(4);Stack s2;s2 = s1;return 0;
}

1. s1對(duì)象調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建，在構(gòu)造函數(shù)中，默認(rèn)申請(qǐng)了10個(gè)元素的空間，然后存了4個(gè)元素1 2 3 4
2. s2對(duì)象調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建，在構(gòu)造函數(shù)中，默認(rèn)申請(qǐng)了10個(gè)元素的空間，沒有存儲(chǔ)元素
3. 由于Stack沒有顯式實(shí)現(xiàn)賦值運(yùn)算符重載，編譯器會(huì)以淺拷貝的方式實(shí)現(xiàn)一份默認(rèn)的賦值運(yùn)算符重載即只要發(fā)現(xiàn)Stack的對(duì)象之間相互賦值，就會(huì)將一個(gè)對(duì)象中內(nèi)容原封不動(dòng)拷貝到另一個(gè)對(duì)象中
4. s2 = s1;當(dāng)s1給s2賦值時(shí)，編譯器會(huì)將s1中內(nèi)容原封不動(dòng)拷貝到s2中，這樣會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題:
   • s2原來(lái)的空間丟失了，存在內(nèi)存泄漏
   • s1和s2共享同一份內(nèi)存空間，最后銷毀時(shí)會(huì)導(dǎo)致同一份內(nèi)存空間釋放兩次而引起程序崩潰

注意
如果類中未涉及到資源管理，賦值運(yùn)算符是否實(shí)現(xiàn)都可以；一旦涉及到資源管理則必須要實(shí)現(xiàn)。

1.4前置++和后置++重載

在C++中，前置++和后置++運(yùn)算符都可以被重載，以提供用戶定義類型（比如類）的自增功能。它們之間的主要區(qū)別在于參數(shù)和返回值，這影響了它們的使用和效率

前置++

前置++直接對(duì)對(duì)象進(jìn)行自增操作，并返回自增后的對(duì)象引用。這意味著它在自增后立即返回對(duì)象的狀態(tài)，使得操作可以立即反映在對(duì)象上

Date& operator++(){_day += 1;return *this;}

后置++

前置++和后置++都是一元運(yùn)算符，為了讓前置++與后置++形成能正確重載C++規(guī)定：后置++重載時(shí)多增加一個(gè)int類型的參數(shù)，但調(diào)用函數(shù)時(shí)該參數(shù)不用傳遞，編譯器自動(dòng)傳遞

注意：后置++是先使用后+1，因此需要返回+1之前的舊值，故需在實(shí)現(xiàn)時(shí)需要先將this保存一份，然后給this+1

Date operator++(int){Date temp(*this);_day += 1;return temp;}

temp是臨時(shí)對(duì)象，因此只能以值的方式返回，不能返回引用

2.const成員函數(shù)

假如我們現(xiàn)在定義一個(gè)const對(duì)象，想訪問(wèn)它的Print函數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)是調(diào)用不了的：

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << "Print()" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};

這里權(quán)限進(jìn)行放大了，接著，我們來(lái)介紹const成員函數(shù)

原來(lái)是const Date*，而我的this類型是Date*，意味著需要將this指針也改為const Date*，所以才有了下面的函數(shù)

將const修飾的“成員函數(shù)”稱之為const成員函數(shù)，const修飾類成員函數(shù)，實(shí)際修飾該成員函數(shù)隱含的this指針，表明在該成員函數(shù)中不能對(duì)類的任何成員進(jìn)行修改，內(nèi)容是只讀的

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << "Print()" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}void Print() const{cout << "Print()const" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};
void Test()
{Date d1(2022,1,13);d1.Print();const Date d2(2022,1,13);d2.Print();
}

我們查看結(jié)果：

如果沒有const修飾的函數(shù)呢，我Date類型的對(duì)象能否調(diào)用const成員函數(shù)呢？

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print() const{cout << "Print()const" << endl;cout << "year:" << _year << endl;cout << "month:" << _month << endl;cout << "day:" << _day << endl << endl;}
private:int _year; int _month; int _day; 
};
void main()
{Date d1(2022, 1, 13);d1.Print();
}

可以的，這里是權(quán)限的縮小

請(qǐng)思考下面的幾個(gè)問(wèn)題：

1. const對(duì)象可以調(diào)用非const成員函數(shù)嗎？ 不可以，權(quán)限放大
2. 非const對(duì)象可以調(diào)用const成員函數(shù)嗎？ 可以，權(quán)限縮小
3. const成員函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用其它的非const成員函數(shù)嗎？ 不可以，權(quán)限放大
4. 非const成員函數(shù)內(nèi)可以調(diào)用其它的const成員函數(shù)嗎？可以，權(quán)限縮小

指針和引用才存在權(quán)限放大

3.取地址及const取地址操作符重載

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date* operator&(){return this;}const Date* operator&()const{return this;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};

這兩個(gè)運(yùn)算符一般不需要重載，使用編譯器生成的默認(rèn)取地址的重載即可，只有特殊情況，才需要重載，比如想讓別人獲取到指定的內(nèi)容！

這里是默認(rèn)成員函數(shù)，我們刪去這兩個(gè)函數(shù)照樣可以取地址

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};

所以，我們沒有必要深究這個(gè)東西究竟有什么用，我們只進(jìn)行簡(jiǎn)單的語(yǔ)法了解即可

當(dāng)然，如果你想讓它普通對(duì)象定義后只能返回空值，你可以這么寫：

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}Date* operator&(){return nullptr;}
private:int _year; int _month; int _day; 
};

日常并沒有這種需要

本節(jié)內(nèi)容到此結(jié)束！！！感謝大家閱讀！！