【C++类和对象】构造函数与析构函数

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目录

  • 💞💞 前言
  • 1.类的6个默认成员函数
  • 2.构造函数
    • 2.1概念
    • 2.2构造函数特性
  • 3.析构函数
    • 3.1概念
    • 3.2析构函数特性
  • 4.结语

1.类的6个默认成员函数

  • 如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。
    例如：
class Date {};
  • 空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。

默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。
C++类的默认成员函数包括：

  1. 默认构造函数（Default Constructor）：当对象被创建时，如果没有显式地定义构造函数，则会调用默认构造函数来初始化对象。
  2. 拷贝构造函数（Copy Constructor）：当对象通过另一个已存在的对象进行初始化时，会调用拷贝构造函数来创建一个新的对象。
  3. 移动构造函数（Move Constructor）：在C++11中引入的特性，当对象通过右值（临时对象）进行初始化时，会调用移动构造函数来创建一个新的对象，并且可以直接“窃取”右值对象的资源，避免额外的拷贝开销。
  4. 析构函数（Destructor）：当对象被销毁时，会调用析构函数来做一些清理工作，例如释放动态分配的内存或关闭打开的文件等。
  5. 拷贝赋值运算符（Copy Assignment Operator）：当一个已存在的对象被赋值给另一个对象时，会调用拷贝赋值运算符来完成赋值操作。
  6. 移动赋值运算符（Move Assignment Operator）：在C++11中引入的特性，当一个右值（临时对象）被赋值给另一个对象时，会调用移动赋值运算符来完成赋值操作，并且可以直接“窃取”右值对象的资源，避免额外的拷贝开销。

这些默认成员函数在没有显式地定义时，默认会自动生成，但也可以显式地定义来覆盖默认的实现。

C++类的6个默认成员函数根据它们各自的作用和特性可以被分为以下三类：
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2.构造函数

2.1概念

C++构造函数是用于初始化对象的特殊成员函数。它的名称与类名相同，并且没有返回类型。构造函数在对象创建时自动调用，并且可以接受参数。
例如：
对于以下Date类：

class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:int _year;    // 年int _month;  // 月int _day;   // 日
};int main()
{Date d1;d1.Init(2022, 7, 5);d1.Print();Date d2;d2.Init(2022, 7, 6);d2.Print();return 0;
}

对于Date类，可以通过 Init 公有方法给对象设置日期，但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息，未免有点麻烦，所以C++提出了构造函数，构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同,创建类类型对象时由编译器自动调用，以保证每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象整个生命周期内只调用一次。

2.2构造函数特性

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数虽然名称叫构造，但是构造函数的主要任务并不是开空间创建对象，而是初始化对象。
其特性如下：

  1. 函数名与类名相同。
  2. 无返回值。
  3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
  4. 构造函数可以重载：
class Date
{
public:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.带参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};void TestDate(){Date d1; // 调用无参构造函数Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数}

这里需要注意如果通过无参构造函数创建对象时，对象后面不用跟括号，否则就成了函数声明，例如如下的代码：
Date d3();//声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
结果如下：
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  1. 如果类中没有显式定义构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数，一旦用户显式定义编译器将不再生成：
 class Date{public:/*// 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}*/void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}private:int _year;int _month;int _day;};int main(){// 将Date类中构造函数屏蔽后，代码可以通过编译，因为编译器生成了一个无参的默认构造函数// 将Date类中构造函数放开，代码编译失败，因为一旦显式定义任何构造函数，编译器将不再生成// 无参构造函数，放开后报错：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用Date d1;return 0;}
  1. 关于编译器生成的默认成员函数，很多人会有疑惑：不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数。但是看起来默认构造函数又没什么用？
    例如：
    在这里插入图片描述

d对象调用了编译器生成的默认构造函数，但是d对象的_year/_month/_day，依旧是随机值。也就说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用？？

理由如下：

  • 首先C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。
    内置类型就是语言提供的数据类型，如：int/char…，自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型；
  • 而C++生成的默认构造函数对内置类型不做处理，也就是不初始化，对自定义类型则调用它的默认构造函数：

例如：

class Time		//自定义类型Time
{
public:Time()    //默认构造函数{cout << "Time()" << endl;_hour = 0;_minute = 0;_second = 0;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year;int _month;int _day;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d;return 0;
}

结果如下：
在这里插入图片描述

从上述例子中，可以看出在实例化d1时，对于它的自定义类型，Date生成的默认构造函数调用了自定义类型Time的默认构造函数

注意：C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。
例如：

class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 1;int _month = 2;int _day = 3;// 自定义类型Time _t;
};

结果如下：
在这里插入图片描述

  1. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数，并且默认构造函数只能有一个。
    注意：无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。

例如：

class Date
{
public:Date(){_year = 1900;_month = 1;_day = 1;}Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
void Test()
{Date d1;
}

结果如下：
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3.析构函数

3.1概念

  • 通过前面构造函数的学习，我们知道一个对象是怎么来的，那一个对象又是怎么没呢的？

  • 析构函数：与构造函数功能相反，对象在销毁时会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理工作。注意析构函数不是完成对对象本身的销毁，局部对象销毁工作是由编译器完成的。

3.2析构函数特性

析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：

  1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
  2. 无参数无返回值类型。
  3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动生成默认的析构函数。注意：析构函数不能重载。
  4. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。
    例如：
typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3)	//默认构造函数{cout << "Stack" << endl;_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc申请空间失败!!!");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}void Push(DataType data)	//成员函数{// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}// 其他方法...~Stack()	//析构函数{cout << "~Stack" << endl;if (_array){free(_array);	//释放空间_array = NULL;	//剩下的可以写可以不写，因为函数调用完成会自动回收形参_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
void TestStack()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);
}

结果如下：
在这里插入图片描述

我们可以看到在创建对象时自动调用了默认构造函数来初始化，并且在对象销毁时自动调用了析构函数来清理malloc的空间；

  1. 关于编译器自动生成的析构函数，是否会完成一些事情呢？下面的程序我们会看到，编译器生成的默认析构函数，对自定类型成员调用它的析构函数（与默认构造函数类似对内置类型不做处理，对自定义类型调用该类型的析构函数）。
class Time   //自定义类型Time
{
public:~Time()   //析构函数{cout << "~Time()" << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 1970;int _month = 1;int _day = 1;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d;return 0;
}

结果如下：
在这里插入图片描述

对于内置类型成员，销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；而_t是Time类对象，所以在d销毁时，要将其内部包含的Time类的_t对象销毁，所以要调用Time类的析构函数。而Date没有显式提供析构函数，则编译器会给Date类生成一个默认的析构函数，目的是在其内部调用Time类的析构函数

  1. 如果类中没有申请资源时，析构函数可以不写，直接使用编译器生成的默认析构函数，比如Date类；有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏，比如Stack类。

4.结语

构造函数和析构函数都是特殊的成员函数，构造函数在对象被创建时自动调用，它的主要作用是初始化对象的数据成员；
而C++析构函数在对象销毁时会自动调用，其主要作用是在对象销毁时执行清理操作，例如释放动态分配的内存和关闭文件。以上就是有关C++构造函数和析构函数的全部内容啦~ 完结撒花 ~🥳🎉🎉

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