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【C++】类和对象【中下】

news 来源：原创 2025/5/9 3:05:12

一、类与对象

本期的主题是一步步完善日期类的编写，将要讲解的知识融入在代码中。

1、运算符重载

当运算符被用于类类型的对象时，C++语言允许我们通过运算符重载的形式指定运算符新的含义。C++规定类类型对象使用运算符时，必须转换成调用对应运算符重载，若没有对应的运算符重载，则会编译报错。
运算符重载是具有特殊名字的函数，它的名字是由operator和后面要定义的运算符共同构成。和其他函数⼀样，它也具有其返回类型和参数列表以及函数体。
重载运算符函数的参数个数和该运算符作用的运算对象数量⼀样多。⼀元运算符有⼀个参数，二元运算符有两个参数，二元运算符的左侧运算对象传给第⼀个参数，右侧运算对象传给第二个参数。
如果⼀个重载运算符函数是成员函数，则它的第⼀个运算对象默认传给隐式的this指针，因此运算符重载作为成员函数时，参数比运算对象少⼀个。(this指针在上期博客中有讲解)
运算符重载以后，其优先级和结合性与对应的内置类型运算符保持⼀致。
不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：如operator@。
下面5个运算符不能重载：.*、::、sizeof、? : 、.
重载操作符至少有⼀个类类型参数，不能通过运算符重载改变内置类型对象的含义，如： int operator+(int x, int y)。

我们依旧以实现过的日期类作为例子，这里我将源代码分为3部分管理，分别是test.cpp、Date.h、Date.cpp
初始代码：
Date.h:

#include <iostream>
using namespace std;class Date
{
public:void Print();Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){_year = d._year;_day = d._day;_month = d._month;}private:int _year;int _month;int _day;
};

Date.cpp:

#include "Date.h"void Date::Print()
{cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
}

test.cpp：

#include "Date.h"int main()
{Date d1(2025, 1, 1);return 0;
}

⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义。我们知道日期加上天数是有意义的，能够让我们知道过了若干天后是几年几月几日。接下来我们来实现一下+=的运算符重载operator+=。

在实现重载运算符之前我们还要考虑如果天数加多了，要考虑进位的问题，所以我们先把每年的几月有多少天实现一下，便于我们实现+=运算符的重载。
GetMonthDay:
这个函数定义为日期类的成员函数。

int GetMonthDay(int year,int month)
{assert(month > 0 && month < 13);int a[15] = { 0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 400 != 0) || (year % 400 == 0))){return 29;}else return a[month];
}

判断闰年，然后对2月特殊处理，返回那一月的天数即可。

operator+=：

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

由于成员函数的声明和定义分离，所以访问时要加上Date::，我们已经实现了日期加上天数，下面让我们验证一下正确性。

int main()
{Date d1(2025, 1, 1);d1.Print();d1 += 300;d1.Print();return 0;
}

在这里插入图片描述
这里+=面对类对象，编译器会自动处理为调用运算符重载函数。d1传给了第一个参数，也就是隐含的this指针，300传给了day。

运行测试：
在这里插入图片描述
那我们如果不想让d1中的天数发生改变该怎么办呢？这时候我们就可以实现operator+了。

Date Date::operator+(int day)
{//调用拷贝构造创建另一个类Date tmp(*this);tmp += day;return tmp;
}

我们已经实现了+=，所以我们可以利用+=实现+这里返回的时候就不能使用引用了，因为调用函数结束后tmp会销毁，这里返回的时候程序会创建一个临时对象同时调用拷贝构造函数为临时对象初始化，然后临时对象传出去。

int main()
{Date d1(2025, 1, 1);//拷贝构造//Date d2(d1 + 10000);//等效Date d2 = d1 + 10000;Date d2 = d1 + 10000;d1.Print();d2.Print();return 0;
}

运行测试：
在这里插入图片描述
注意这里还有一处细节，就是临时对象是具有常性的，不能被更改，我们知道执行Date d2 = d1 + 10000;的时候会首先调用operator+函数将d1传给this指针，10000传给day，等到返回的时候，要建立临时对象，假设叫做zmp，会隐含执行const Date zmp(tmp);由于临时对象具有常性，所以d2的那段代码会处理为Date d2=zmp;此时又会调用我们写的拷贝构造函数，如果我们的拷贝函数是Date(Date& d)时，就会报错，因为涉及到了权限的放大，zmp相当于const Date肯定不能转换成Date。
在这里插入图片描述

注意：这里的自己写的拷贝构造函数的参数必须是const Date& d，当然这里编译器自己生成的拷贝构造函数对于日期类来讲也可以满足需求，你也可以不写。

1.2 赋值运算符重载

赋值运算符重载是⼀个默认成员函数，用于完成两个已经存在的对象直接的拷贝赋值，这里要注意跟拷贝构造区分，拷贝构造用于⼀个对象拷贝初始化给另⼀个要创建的对象。

//拷贝构造
Date d1(2025,1,1);
Date d2 = d1;//赋值运算符重载的场景
Date d1(2025,2,2);
Date d2(2025,1,3);
d2 = d1;

赋值运算符重载的特点：

赋值运算符重载是⼀个运算符重载，规定必须重载为成员函数。赋值运算重载的参数建议写成const 当前类类型引用，否则会传值传参会有拷贝，浪费资源。
有返回值，且建议写成当前类类型引用，引用返回可以提高效率，有返回值目的是为了支持连续赋值场景。
没有显式实现时，编译器会自动生成⼀个默认赋值运算符重载，默认赋值运算符重载行为跟默认拷贝构造函数类似，对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(⼀个字节⼀个字节的拷贝)，对自定义类型成员变量会调用它的赋值重载函数。小技巧:如果⼀个类显示实现
了析构并释放资源，那么它就需要显示写赋值运算符重载，否则就不需要。

我们现在可以去尝试写一下operator=:

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

Date d1(2012, 3, 9);
Date d2(2025, 1, 1);
d1 = d2;
d1.Print();
d2.Print();

测试结果：
在这里插入图片描述
我们这里的确写出了operator=，并且也起作用了，但我们没有遵从规则中的：有返回值，且建议写成当前类类型引用，引用返回可以提高效率，有返回值目的是为了支持连续赋值场景，这里的场景是为了满足连续赋值；假设我们现在执行下面这段代码它会报错的：
在这里插入图片描述
因为我们的赋值重载函数没有返回值，此时将void改为Date&就可以解决问题。

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

1.3 `<<`运算符和`>>`运算符

还记得我们写打印的时候用到的<<吗？它是流插入运算符，本质上也是运算符重载：
在这里插入图片描述
<<重载了各种各样的内置类型，所以它用起来才会这么好用。

这时候对于自定义类型，我们可以自己重载<<运算符，使其能够以合适的方式输出自定义类型的对象，方便进行输入输出操作。
operator<<:
这里为了方便连续输出，<<返回值要用ostream&

ostream& operator<<(ostream& out)
{out << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;return out;
}

注意：此时函数是类中的成员函数。

Date d3(2025, 1, 3);
cout << d3;

测试结果：
在这里插入图片描述
居然报错了？！我们再来仔细看看函数，发现第一个参数是this指针，而第二个参数是输出流对象，原来是我们传反参数了，我们翻一下：

Date d3(2025, 1, 3);
d3 << cout;

在这里插入图片描述
虽然这次我们的代码可以正常运行，但还是感觉哪里怪怪的，欸，这不倒反天罡了吗？这更不行了，我们知道C++的类中的成员函数的第一个参数是this指针，我们不能在函数的实参和形参中显示的写this指针，所以只要写在C++类域中，第一个参数就只能是this指针，唯一的方法就是定义在类外：

重载<<和>>时，需要重载为全局函数，因为重载为成员函数，this指针默认抢占了第⼀个形参位置，第⼀个形参位置是左侧运算对象，调用时就变成了 对象<<cout，不符合使用习惯和可读性。重载为全局函数把ostream/istream放到第⼀个形参位置就可以了，第二个形参位置当类类型对象。

ostream& operator<<(ostream& out, const Date& d)
{cout << d._year << "/" << d._month << "/" << d._day << endl;return out;
}

这里我们将它定义成了全局变量，但是当面临全局变量的时候，又遇到了新的危机，我们定义成全局变量没办法访问类域中的成员呀，它们可是私有，此时我们可以把这个定义成友元函数(简单使用，后期博客还会讲解)，就是在类域中声明这个函数是类的好朋友，可以允许这个函数访问私有成员。
在这里插入图片描述
此时程序运行起来就没有问题了：

>>:
>>是流提取运算符，本质上也是运算符重载。

>>中也重载了各种各样的内置类型，所以它用起来才会这么好用。

这时候对于自定义类型，我们可以自己重载>>运算符，使其能够以合适的方式输出自定义类型的对象，方便进行输入输出操作。
operator>>:
这里为了方便连续输出，<<返回值要用istream&，借鉴operator<<写成类成员函数的情况我们知道this指针依旧会占第一个参数的位置，所以我们要定义成全局变量。然后为了访问类中的成员变量，我们依旧要借助friend友元函数。

operator>>:

istream& operator>>(istream& in, Date& d)
{cin >> d._year >> d._month >> d._day;return in;
}

注意：这里要向d对象中输入年月日的值，所以形参不能写成const Date& d，这样就不能向其中输入数据了，就会报错。

Date类中的声明：

friend istream& operator>>(istream& in, Date& d);

运行的代码片段：

Date d3(2025, 1, 3);
cin >> d3;
cout << d3;

运行结果：

在这里插入图片描述
代码的运行是没有问题的，这样就完成了自定义类型输入的重载函数。

1.4 前置`++`与后置`++`

前置++与后置++它们的函数重载名称都是operator++，无法很好的区分它俩，于是C++规定，后置++重载时，增加⼀个int形参，跟前置++构成函数重载，方便区分。

//++d1;编译器处理-》d1.operator++();
Date& operator++();
//d1++;编译器处理-》d1.operator++(n);
//n是随便的一个整数值
Date operator++(int);

前置++：

//++d1
Date& Date::operator++()
{*this += 1;return *this;
}

++d1时d1的本身会改变所以可以返回它本身，而d1++时d1不会改变，所以这时候就要再拷贝构造创建一个类对象，然后返回它。我们看到就是+=上1，因为这里+=符号已经重载过了，所以这里会调用operator+=函数来实现+=。

//d1++
Date Date::operator++(int)
{Date tmp(*this);*this += 1;return tmp;
}

测试代码片段：

Date d1(2025, 5, 1);
Date d2 = d1++;
d1.Print();
d2.Print();
Date d3(2025, 5, 1);
Date d4 = ++d3;
d3.Print();
d4.Print();

这里大家可以看到我们的operator=也派上用场了。

运行结果：
在这里插入图片描述

2、 `const`成员函数

将const修饰的成员函数称之为const成员函数，const修饰成员函数放到成员函数参数列表的后面。
const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。例如：const修饰Date类的Print成员函数，即void Print() const;，Print隐含的this指针由Date* const this变为const Date* const this。

如果我们没有添加const，然后我们执行下面这段代码就会报错。

const Date d1(2025, 5, 1);
d1.Print();

在这里插入图片描述
原因：

但是我们又不能在成员函数的形参上显示定义this指针，所以此时C++才做出开头展示的规定。

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

这时候就是const成员函数，只要不改变调用对象本身的成员函数都建议加const。

代码运行：
在这里插入图片描述

3、取地址运算符重载

取地址运算符重载分为普通取地址运算符重载和const取地址运算符重载，⼀般这两个函数，编译器自动生成的就用了，不需要去显示实现。

运行以下代码：

Date d1(2025, 5, 1);
const Date d2(2025, 5, 2);
cout << &d1 << endl;
cout << &d2 << endl;

当没有实现这两个函数时：
在这里插入图片描述
所以一般这两个函数我们没必要去实现，编译器自动生成的就满足需求了。除非是你不希望别人获取到这个类对象的地址，此时就可以自己实现。

Date* operator&()
{return nullptr;
}const Date* operator&() const
{return nullptr;
}

有两份函数，它们构成函数重载，此时编译器会针对不同的类型，普通类对象调用上面，const修饰的调用下面。

运行结果：
在这里插入图片描述
这样就得不到类对象的地址了，当然这还不是最坏的，甚至可以给你返回一个假地址。

Date* operator&()
{return (Date*)0x00FF1120;
}const Date* operator&() const
{return (Date*)0x00FF4330;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
地址看着也没有问题，这时候能把你坑死。

总结：
以上就是本期博客分享的全部内容啦！如果觉得文章还不错的话可以三连支持一下，你的支持就是我前进最大的动力！
技术的探索永无止境! 道阻且长，行则将至！后续我会给大家带来更多优质博客内容，欢迎关注我的CSDN账号，我们一同成长！
(～￣▽￣)～

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编程日记 2025/5/2 16:42:05

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资料解读：《盐化行业数字化转型规划详细解决方案》详细资料请看本解读文章的最后内容。该文档聚焦盐化行业数字化转型，全面阐述了盐化企业信息化建设的规划方案，涵盖战略、架构、实施计划、风险及效益等多个方面，旨在通过数字化…...

编程日记 2025/5/7 20:51:44

开源革命：从技术共享到产业变革——卓伊凡的开源实践与思考-优雅草卓伊凡

开源革命：从技术共享到产业变革——卓伊凡的开源实践与思考-优雅草卓伊凡一、开源的本质与行业意义 1.1 开源软件的定义与内涵当卓伊凡被问及”软件开源是什么”时，他给出了一个生动的比喻：”开源就像将食谱公之于众的面包师&#xff0c…...

编程日记 2025/5/2 16:33:45

解锁 C++26 的未来：从语言标准演进到实战突破

一、C26 的战略定位与开发进展 C26 的开发已进入功能冻结阶段，预计 2026 年正式发布。作为 C 标准委员会三年一迭代的重要版本，其核心改进聚焦于并发与并行性的深度优化，同时在内存管理、元编程等领域实现重大突破。根据 ISO C 委员会主席 H…...

编程日记 2025/5/8 10:46:35

terraform实现本地加密与解密

在 Terraform 中实现本地加密与解密（不依赖云服务），可以通过 OpenSSL 或 GPG 等本地加密工具配合 External Provider 实现。以下是完整的安全实现方案： 一、基础架构设计 # 文件结构 . ├── secrets │ ├── encrypt.sh …...

编程日记 2025/5/5 17:20:54

黄雀在后：外卖大战新变局，淘宝+饿了么开启电商大零售时代

当所有人以为美团和京东的“口水战”硝烟渐散，外卖大战告一段落时，“螳螂捕蝉，黄雀在后”，淘宝闪购联合饿了么“闪现”外卖战场，外卖烽火再度燃起。 4 月30日，淘宝天猫旗下即时零售业务“小时达”正式升级…...

编程日记 2025/5/2 16:19:06

基本功能学习

一.enum枚举使用 E_SENSOR_REQ_NONE 的定义及用途在传感器驱动开发或者电源管理模块中，E_SENSOR_REQ_NONE通常被用来表示一种特殊的状态或请求模式。这种状态可能用于指示当前没有活动的传感器请求，或者是默认初始化状态下的一种占位符。可能的定义…...

编程日记 2025/5/2 16:19:06

59常用控件_QComboBox的使用

目录代码示例:使用下拉框模拟麦当劳点餐代码示例：从文件中加载下拉框的选项 QComboBox表示下拉框核心属性属性说明currentText当前选中的文本currentIndex当前选中的条目下标。从 0 开始计算。如果当前没有条目被选中，值为 -1editable是否允许修改…...

编程日记 2025/5/5 13:48:47

卡洛诗西餐的文化破圈之路

在餐饮市场的版图上，西餐曾长期被贴上“高端”“舶来品”“纪念日专属”的标签，直到卡洛诗以高性价比西餐的定位破局，将意大利风情与家庭餐桌无缝衔接。这场从异国符号到家常选择的转型，不仅是商业模式的创新，更是一部…...

编程日记 2025/5/6 1:36:57

Python-57：Base32编码和解码问题

问题描述你需要实现一个 Base32 的编码和解码函数。相比于 Base32，你可能更熟悉 Base64，Base64 是非常常见的用字符串形式表示二进制数据的方式，在邮件附件、Web 中的图片中都有广泛的应用。 Base32 是 Base64 的变种，与 Bas…...

编程日记 2025/5/4 15:39:43

【排序算法】八大经典排序算法详解

一、直接选择排序（Selection Sort）算法思想算法步骤特性分析二、堆排序（Heap Sort）算法思想关键步骤特性分析三、直接插入排序（Insertion Sort）算法思想算法步骤特性分析四、希尔排序（Shell …...

编程日记 2025/5/8 3:54:50

近端策略优化PPO详解：python从零实现

🧠 向所有学习者致敬！ “学习不是装满一桶水，而是点燃一把火。” —— 叶芝我的博客主页： https://lizheng.blog.csdn.net 🌐 欢迎点击加入AI人工智能社区！ 🚀 让我们一起努力，共创…...

编程日记 2025/5/8 10:14:01

C# System.Text.Json终极指南（十）：从基础到高性能序列化实战

一、JSON序列化革命：System.Text.Json的架构优势 1.1 核心组件解析 1.2 性能基准测试（.NET 8）操作Newtonsoft.JsonSystem.Text.Json性能提升简单对象序列化1,200 ns450 ns2.7x大型对象反序列化15 ms5.2 ms2.9x内存分配（1k次操作）45 MB12 MB3.75x二、基础序列化操作精解 …...

编程日记 2025/5/6 20:07:43

Centos7.9 安装mysql5.7

1.配置镜像（7.9的镜像过期了） 2.备份原有的 CentOS 基础源配置文件 sudo cp /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.bak 3.更换为国内镜像源 sudo vi /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo 将文件内容替换为以下内容&am…...

编程日记 2025/5/7 7:12:32

Qt指南针

Qt写的指南针demo. 运行结果滑动调整指针角度实现代码 h文件 #ifndef COMPASS_H #define COMPASS_H#include <QWidget> #include <QColor>class Compass : public QWidget {Q_OBJECT// 可自定义属性Q_PROPERTY(QColor backgroundColor READ backgroundColor WRI…...

编程日记 2025/5/8 21:26:58

目录

一、类与对象

1、运算符重载

1.2 赋值运算符重载

1.3 <<运算符和>>运算符

1.4 前置++与后置++

2、 const成员函数

3、取地址运算符重载

相关文章：

1.3 `<<`运算符和`>>`运算符

1.4 前置`++`与后置`++`

2、 `const`成员函数