拷贝构造和运算符重载【C++】

一，拷贝构造函数

拷贝构造函数是C++ 中一种特殊的构造函数，其作用是用一个已经存在的同类型对象，创建并初始化一个新的对象。它的第一个参数是自身类类型的引用，且任何额外的参数都有默认值，它是 C++ 面向对象编程中管理对象复制、资源的机制。

拷贝构造的特点：

1，拷贝构造函数是构造函数的一个重载。

2，拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发无穷递归调用。C++规定，自定义类型的对象，在直接的拷贝，传值传参，都要调用拷贝构造。如果使用传值传参，会发生下面无穷递归调用的情况。

3，C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以这里自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造完成。

4，拷贝构造函数也可以有多个参数，但是第一个参数必须是类类型对象的引用，后面的参数必须有缺省值。

5，以下是Data类的拷贝构造：

#include<iostream> using namespace std; class Data { public: Data(int year = 1, int month = 1, int day = 1) { this->_year = year; _month = month; _day = day; } void Print()const { cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl; } Data(const Data& d)//拷贝构造函数 { this->_year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } ~Data() { _year = _month = _day = 0; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Data d1(2026, 5, 17); Data d3(d1); d3.Print(); return 0; }

那么有一个问题，Data类只需要对内置类型成员变量完成值拷贝（浅拷贝），需要我们显示写拷贝构造函数吗？是不需要的。若未显示定义拷贝构造，编译器自动生成的拷贝构造函数就会完成这个工作（浅拷贝），所以对于内置类型成员变量是不需要显示写拷贝构造的。

但是像Stack这样的类，需要有开辟的资源，就需要显示写拷贝构造，如果我们不显示写呢，编译器生成的还满足我们的需求吗？根据下面的报错，显然编译器生成的并不满足我们的需求，我们要显示写拷贝构造。

以下是我们实现的一个栈，显示写出拷贝构造函数。

#include<iostream> using namespace std; typedef int SDatatype; class Stack { public: Stack(int n = 5) { this->_arr = (SDatatype*)malloc(n * sizeof(SDatatype)); if (_arr == NULL) { perror("malloc fail!"); exit(1); } _top = 0; _capacity = n; } void SPush(SDatatype x) { if (_top == _capacity) { cout << "空间已满" << endl; exit(1); } _arr[_top++] = x; } void SPop() { if (_top == 0) { cout << "栈内无元素" << endl; exit(1); } _top--; } SDatatype STop() { if (_top == 0) { cout << "栈内无元素" << endl; exit(1); } return _arr[_top - 1]; } Stack(const Stack& st)//拷贝构造函数 { this->_arr = (SDatatype*)malloc(st._capacity * sizeof(SDatatype)); if (_arr == NULL) { perror("copy malloc fail!"); exit(1); } memcpy(_arr, st._arr, sizeof(SDatatype) * st._top); _top = st._top; _capacity = st._capacity; } ~Stack() { if (_arr) free(_arr); _arr = NULL; _top = _capacity = 0; } private: SDatatype* _arr; int _top; int _capacity; }; int main() { Stack st1; st1.SPush(3); st1.SPush(2); st1.SPush(6); cout << st1.STop() << endl; Stack st2(st1); cout << st2.STop() << endl; return 0; }

我们如何判断什么时候要显示写拷贝构造呢？这里有个技巧，如果一个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写拷贝构造，否则就不需要。

二，运算符重载

学习了运算符重载，就可以丰富我们的Data类了，比如日期减日期，就是相差的天数；日期加（减）天数，就是离这个日期多少天后（前）的日期。

运算符重载特点：

1，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，必须转换成调用运算符重载，若没有，则会编译报错。

2，运算符重载的名字是由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及函数体。

3，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，右侧运算对象对象传给第二个参数。

4，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。

5，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。

6，不能通过连接语法中没有的符号来创建新的操作符：⽐如operator@。

7，.* :: sizeof ? : .注意以上5个运算符不能重载。

8，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)

9，⼀个类需要重载哪些运算符，是看哪些运算符重载后有意义，⽐如Date类重载operator-就有意义，但是重载operator/就没有意义。

10，重载++运算符时，有前置++和后置++，运算符重载函数名都是operator++，无法很好的区分。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。

11，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。

#include<iostream> using namespace std; class Data { public: Data(int year = 1, int month = 1, int day = 1) { this->_year = year; _month = month; _day = day; } //获取当前月天数 int GetmonthDay(int year, int month); void Print()const { cout << _year << "年" << _month << "月" << _day << "日" << endl; } //两个日期比较 bool operator==(const Data& x2)const { return this->_year == x2._year && _month == x2._month && _day == x2._day; } //日期加天数 Data operator+(int day); //日期加等天数 Data& operator+=(int day); //日期减天数 Data operator-(int day); //日期减等天数 Data& operator-=(int day); Data(const Data& d)//拷贝构造，Data类可以不用写 { this->_year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } ~Data()//析构函数，Data类可以不用写 { _year = _month = _day = 0; } private: int _year; int _month; int _day; }; //日期加天数 Data Data::operator+(int day) { Data tmp = *this; tmp._day += day; while(tmp._day > GetmonthDay(tmp._year, tmp._month)) { tmp._day -= GetmonthDay(tmp._year, tmp._month); tmp._month++; if (tmp._month > 12) { tmp._year++; tmp._month = 1; } } return tmp; } //日期加等天数 Data& Data::operator+=(int day) { this->_day += day; while (_day > GetmonthDay(_year, _month)) { _day -= GetmonthDay(_year, _month); _month++; if (_month > 12) { _year++; _month = 1; } } return *this; } //日期减天数 Data Data::operator-(int day) { Data tmp = *this; tmp._day -= day; while (tmp._day <= 0) { tmp._month--; if (tmp._month == 0) { tmp._year--; tmp._month = 12; } tmp._day += GetmonthDay(tmp._year, tmp._month); } return tmp; } //日期减等天数 Data& Data::operator-=(int day) { this->_day -= day; while (_day <= 0) { _month--; if (_month == 0) { _year--; _month = 12; } _day += GetmonthDay(_year, _month); } return *this; } //获取当前月天数 int Data::GetmonthDay(int year, int month) { static int Month[13] = { -1,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 }; if (month == 2 && ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)) return 29; else return Month[month]; } int main() { Data d1(2026, 5, 17); Data d2(2026, 5, 20); Data d3(d1); //两个日期比较 cout << "两个日期比较" << endl; cout << "d2==d1?" << " " << (d2 == d1) << endl; //日期加天数 cout << "日期加天数" << endl; d3.Print(); d3 = d1 + 100; d3.Print(); d1.Print(); //日期加等天数 cout << "日期加等天数" << endl; d1.Print(); d1 += 100; d1.Print(); //日期减天数 cout << "日期减天数" << endl; Data d4(d2); d4.Print(); d4 = d2 - 1000; d4.Print(); d2.Print(); //日期减等天数 cout << "日期减等天数" << endl; d2 -= 1000; d2.Print(); return 0; }

以上代码新加了运算符重载。