C++初阶类与对象(二):详解构造函数和析构函数

简介: C++初阶类与对象(二):详解构造函数和析构函数

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。

空类中并不是什么都没有,任何类在什么都不写时,编译器会自动生成上面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

今天就来主要聚焦于构造函数和析构函数


2.构造函数


2.1引入和概念


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(2023, 10, 19);
  d1.Print(); 
  return 0;
}


每次实例化对象后,都要自己进行初始化(使用成员函数Init),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,时不时还会忘记初始化。所以构造函数来了:


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


2.2.1特性1~4


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

其特征如下:

  1. 函数名与类名相同
  2. 无返回值(不是写void,就是真真正正的没有)。
  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:
  Date() //无参构造函数
  {   
    _year = 1;
    _month = 1;
    _day = 1;
  }
  Date(int year, int month, int day)//有参构造函数  ,二者构成重载
  {
    _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();  这样不能调用无参初始化
  Date d1;//调用无参构造函数
  d1.Print(); 
  Date d2(2024, 1, 3);//调用带参构造函数
  d2.Print();
  return 0;
}


2.2.2注意


调用无参初始化时不能加上括号:加上后与函数声明无法区分开

对有参构造函数使用全缺省可以代替无参构造函数,此时虽然二者依然构成重载,但是初始化对象不知道调用哪一个。此时只需要一个全缺省构造函数就可以

class Date
{
public:
  Date(int year=1, int month=1, int day=1)//有参构造函数  ,二者构成重载
  {
    _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;//调用带参构造函数,全缺省
  d1.Print();
  Date d2(2024, 1, 3);//调用带参构造函数
  d2.Print();
  Date d3(2024);//传部分也行
  d3.Print();
  return 0;
}


2.2.3特性5~7


  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

如果Date类有自己定义的构造函数,代码编译失败,因为一旦显式定义任何构造函数,编译器将不再生成默认构造函数

class Date
{
public:
  //此时没有进行显示构造函数定义,会使用系统默认生成的无参构造函数
  void Print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
private:
  int _year;     // 年
  int _month;    // 月
  int _day;      // 日
};
int main()
{
  Date d1;//调用默认构造函数
  d1.Print();
  return 0;
}

为什么是随机值呢?这就牵扯到了特性6了


关于编译器生成的默认成员函数,大家会有疑惑: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(上面那个例子都是随机值)?d1对象调用了编译器生成的默认构造函数,但是d1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,看看下面的程序,就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认构造函数,对于内置类型(如int、float、指针等),默认构造函数不会对其进行任何初始化操作,这意味着它们的值将是未定义的,可能是随机的

class Stack
{
public:
  Stack(int capacity = 3)
  {
    _a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
    assert(_a);
    _capacity = capacity;
    _top = -1;
  }
private:
  int* _a;
  int _top;
  int _capacity;//这三个是内置类型
};
class Queue
{
private:
  Stack _push;//这两个栈都是自定义类型
  Stack _pop;
};
int main()
{
  Stack s1;
  Queue q1;
  return 0;
}

可以看到两个自定义类型的Stack变量都进行了初始化,而且调用了Stack的构造函数,如果Stack没有给构造函数,那Queue也是随机值了


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


2.2.4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,可以用来对内置类型进行初始化
  • 指针都是内置类型(Date d1也是)*
class Stack
{
public:
  //Stack(int capacity = 3)
  //{
  //  _a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
  //  assert(_a);
  //  _capacity = capacity;
  //  _top = -1;
  //}
private:
  int* _a=nullptr;
  int _top=-1;
  int _capacity=1;//这三个是内置类型
};
int main()
{
  Stack s1;
  return 0;
}



3.析构函数


3.1概念


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由编译器完成的。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


3.2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(跟构造函数一样)。
  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(出了作用域),C++编译系统系统自动调用析构函数
class Date
{
public:
  //此时没有进行显示构造函数定义,会使用系统默认生成的无参构造函数
  void Print()
  {
    cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
  ~Date()
  {
    cout << "调用了析构函数";
  }
private:
  int _year=1;     // 年
  int _month=1;    // 月
  int _day=1;      // 日
};
int main()
{
  Date d1;
  d1.Print();
  return 0;
}

  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?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。对内置类型不进行处理
class Time
{
public:
  ~Time()
  {
    cout << "调用了time的析构函数" << endl;
  }
private:
  int _hour;
  int _minute;
  int _second;
};
class Date
{
private:
  // 基本类型(内置类型)
  int _year = 1;
  int _month = 1;
  int _day = 1;
  // 自定义类型
  Time _time;
};
int main()
{
  Date d1;
  return 0;
}

程序运行结束后输出:调用了time的析构函数


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_time是Time类对象,所以在 d销毁时,要将其内部包含的Time类的_time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


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(内存泄漏),比如Stack类

好啦,这次的内容就先到这里啦!期待下次与大家分享!!!

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