【C++】:构造函数和析构函数

目录

  • 前言
  • 一,构造函数
    • 1.1 什么是构造函数
    • 1.2 构造函数的特性
    • 1.3 总结
  • 二,析构函数
    • 2.1 什么是析构函数
    • 2.2 析构函数的特性
    • 2.3 总结
  • 三,构造与析构的顺序问题

前言

如果一个类中什么成员都没有,简称为空类。

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

这篇文章介绍的是构造函数析构函数

一,构造函数

在C语言中,我们平时在建立一个栈,或是写一些函数时,可能有时偶尔会忘记调用初始化函数,这样轻则会导致数据的随机值初始化,重则会导致程序的崩溃。

再比如对于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,那能否在对象创建时,就将信息设置进去呢?

在C++中,就改进了一种方法来解决这个问题,就是构造函数。

1.1 什么是构造函数

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

1.2 构造函数的特性

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。(功能类似于 Init 函数)

1.2.1 函数名与类名相同。

1.2.2 无返回值,并且不要写 void。

1.2.3 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。

1.2.4 构造函数可以重载。(意思是构造函数可以有多个,多种初始化方式。)

(1) 自己写的无参(没有传参数)构造函数:

注意:
1. 这里的无参构造 对象前面没有括号,为了跟函数声明区分。
2. 当没有传参数时,此时C++编译器会不做处理,默认把内置类型初始化为随机值。

 class Date
 {
  public:
      // 1.无参构造函数
      Date()
     {
     
     }
     
void Print()
{
	cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}

  private:
      int _year;
      int _month;
      int _day;
 };

int main()
{
    //注意:这里的无参构造 对象前面没有括号,为了跟函数声明区分
    //Date d1(); //err
    
	Date d1;  //调用无参构造函数
	d1.Print();

	return 0;
}

(2) 自己写的带参构造函数:

  • 注意:调用带参构造函数时,是在对象后跟参数列表。
class Date
 {
  public:
      // 2.带参构造函数
     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()
{
	Date d2( 2024, 4, 22);//调用带参构造函数
    d2.Print();

	return 0;
}

(3) 自己写的全缺省构造函数:

注意:
1. 全缺省构造函数与无参构造函数也是重载关系,但是两者只能调用其一,否则调用时会产生歧义
2. 写构造函数时,一般喜欢写全缺省,因为很好用。

class Date
 {
  public:
   	//3.全缺省构造函数
    //注意:与无参的构造函数也是重载,但调用时会衬产生歧义
Date(int year =1 , int month =1 , int day = 1 )
{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
}

void Print()
{
	cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}

  private:
      int _year;
      int _month;
      int _day;
 };

int main()
{
	Date d1;
    d1.Print();

	return 0;
}

1.2.5 如果类中没有显式定义(自己写的)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。

注意:
1. C++编译器会自动生成一个无参的默认构造函数,默认把内置类型初始化为随机值。
2. 如果此时存在自己写的带参数的构造函数,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。

class Date
 {
  public:
  
   	void Print()
{
	cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}

  private:
      int _year;
      int _month;
      int _day;
 };

int main()
{
	Date d1;
    d1.Print();

	return 0;
}

1.2.6 关于编译器生成的默认成员函数,很多童鞋会有疑惑: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?d对象调用了编译器生成的默认构造函数,但是d对象_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??

解答:

  • 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。对于内置类型,在刚开始发明C++时,并没有规定要不要处理(有些编译器会初始化为0,有些则是初始化为随机值),对于自定义类型的成员变量才会调用它们的无参构造

看看下面的程序,Date类里面包含了内置类型和自定义类型,Date类中会自动调用无参构造函数把它的内置类型成员变量初始化为随机值,并且对于自定义类型成员变量 _aa会自动调用它的无参构造。

class A
{
public:
	//err  当没有无参构造时,就会报错
	/*A(int a)
	{
		_a = 0;
		cout << "A()" << endl;
	}*/

	//如果连显示写的无参构造函数都没有,也会有编译器默认的无参构造
	//此时也要看这里有没有自定义类型(就像套娃),这里只有内置类型,所以还是不做处理,初始化随机值
	A()
	{
		_a = 0;
		cout << "A()" << endl;
	}

private:
	int _a;

};

class Date
{
public:
    
	Date()
	{

	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:

    // 基本类型(内置类型)
	int _year;  // 年
	int _month; // 月
	int _day;   // 日
	
    // 自定义类型
	A _aa;
};

int main()
{
	Date d;
	d.Print();

	return 0;
}

注意:针对编译器给内置类型初始化随机值的问题,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缺省值

class Date
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:
	//给缺省值
	int _year =1;  // 年
	int _month =1; // 月
	int _day =1;   // 日
};

int main()
{
	Date d;
	d.Print();

	return 0;
}

1.2.7 无参的构造函数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。三者只能存其一。

比如,当同时存在其中的两个时:程序报错!

class Date
{
public:

	Date()
	{
		
	}

	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_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 d;
	d.Print();

	return 0;
}

1.3 总结

1.一般情况下构造函数都需要我们自己显式的去实现
2.只有少数情况下可以让编译器自动生成构造函数。(类似用两个栈实现队列的MyQueue,它的成员都是自定义类型)

二,析构函数

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?

2.1 什么是析构函数

析构函数:与构造函数功能相反,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其出了所在域之后栈帧销毁时完成的。而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(一般是清理动态开辟,文件打开,new等的资源)

注:析构函数也可以显式调用(手动调用),相当于Destroy 两次。

2.2 析构函数的特性

析构函数是特殊的成员函数,其特征如下:

2.2.1 析构函数名是在类名前加上字符 ~。

2.2.2 无参数无返回值类型

2.2.3 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。(因为重载的本质是同名函数的参数差异,而析构函数无参)

2.2.4 对象生命周期结束时,C++编译系统系统自动调用析构函数。

看看下面的自己写的显式析构函数:

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
    //构造函数
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << 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)
	{
		// CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}

	//注意:如果没有显示写析构函数,编译器也会自动生成。
	//自动生成的析构对内置类型不做处理,自定义类型才会去调用它的析构
	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;

		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}

private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};

int main()
{
	Stack st;

	return 0;
}

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/75aa79f162db41f2bbbdd4440b97653f.png

注意:当进行多文件操作,函数的定义和声明分离时,要在定义函数时指定类域。

2.2.5 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,对内置类型也不做处理,对自定义类型成员调用它的析构函数。

class Time
{
public:
	~Time()
	{
		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;
}

在main方法中根本没有直接创建Time类的对象,为什么最后会调用Time类的析构函数?

因为:main方法中创建了Date对象d,而d中包含4个成员变量,其中_year, _month, _day三个是内置类型成员,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。

但是:main函数中不能直接调用Time类的析构函数,实际要释放的是Date类对象,所以编译器会调用Date类的析构函数,而Date没有显式提供,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,即当Date对象销毁时,要保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁main函数中并没有直接调用Time类析构函数,而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数。

注意:创建哪个类的对象则调用该类的析构函数,销毁那个类的对象则调用该类的析构函数。

2.3 总结

1.有资源需要清理的,就需要自己写析构函数。如Stack,List……

2.以下两种场景不需要写析构函数,用自动生成的就可以:
(1) 没有资源需要清理。如Date类;
(2) 内置成员类型没有资源需要清理,剩下的都是自定义类型成员。如MyQueue。

三,构造与析构的顺序问题

(1) 如果是局部对象,由于它们在栈帧中,则满足”后进先出”的顺序,即后定义的先析构

(2) 如果是全局对象,则进入main函数之前就构造了。

(3) 如果是静态局部对象,则在第一次调用它时才构造,第二次调用时不会构造了,说明它只初始化一次。

(4) 析构的顺序按照构造的相反顺序析构,只需注意static改变对象的生存作用域之后,会放在局部对象之后进行析构。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 

#include <iostream>
using namespace std;

//析构与构造的顺序问题

class A
{
public:
	A()
	{
		cout << "A()" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}

private:
	int _a1;
	int _a2;
};

//如果是全局对象,则进入main函数之前就构造了
A aa0;

void f2()
{
	//静态局部对象,则在第一次调用它时才构造,第二次调用时不会构造了
	//说明它只初始化一次
	static A aa3;
}

int main()
{
	//aa1和aa2谁先构造,谁先析构呢?
	//aa1和aa2在栈帧中,它们满足"后进先出"的顺序,即后定义的先析构
	//构造顺序:aa1 aa2
	//析构顺序:aa2 aa1
	A aa1;
	A aa2;

	f2();
	
	cout << "1111111" << endl;
	cout << "1111111" << endl;
	f2();

	return 0;
}

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原文链接:https://blog.csdn.net/2301_77900444/article/details/138093166

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