C++类与对象(lesson2)(下)

简介: C++类与对象(lesson2)

三、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、析构函数名是类名前加上字符~.(这个字符在C语言阶段是按位取反的意思)


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、对象声明周期结束时,C++编译系统自动调用析构函数。


那么这个析构函数到底用不用我们去写呢?如果我们需要写,那么什么情况下写呢?


我们先来看一下编译器生成的默认析构函数,会进行什么操作:


class Time
{
public:
  ~Time()
  {
  cout << "~Time()" << endl;
  }
private:
  int _hour;
  int _minute;
  int _second;
};
class Date
{
private:
  //内置类型
  int _year = 2022;
  int _month = 9;
  int _day = 23;
  //自定义类型
  Time t1;
};
int main()
{
  Date d1;
  return 0;
}

1669257515035.jpg

我们看到,在这里系统自动调用了自定义类型Time类的析构函数。


析构函数的特征:


1、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;


2、对于自定义类型成员,在结束时,系统会调用它的析构函数,目的在于当类对象销毁时,保证其内部每个自定义对象都可以正确销毁。


3、对于没有动态开辟空间的类,不需要我们去写它的析构函数,对于有动态开辟内存的,我们需要去写它的析构函数释放空间。


我们在编写时始终要面向需求:编译器默认生成的就可满足的话,就不用自己写,不满足就需要自己写。


四、拷贝构造函数


4.1概念


现实生活中,可能有的老铁有双胞胎兄弟。


1669257550516.jpg


那在创建对象时,可否创建一个与已存在对象一模一样的新对象呢?


拷贝构造函数:只有单个形参,该形参是对本类类型对象的引用(一般用const修饰),在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。


一般拷贝构造函数的形式是 类(const 类& 别名 )


调用时: 类 要拷贝的类对象(被拷贝的类对象)


4.2 特征


拷贝构造函数也是特殊的成员函数,其特征如下:


1、拷贝构造函数时构造函数的一个重载形式。


2、拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用,使用传值方式编译器直接报错,因为会引发无穷递归调用,具体来说传值时编译器会自动调用拷贝构造。


光说特性是有点抽象的,因为拷贝构造函数比较繁杂且内容较难,我将举大量例子来讲解。


我们先来看正确的拷贝构造是如何写的:

class Date
{
public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  {
  _year = year;
  _month = month;
  _day = day;
  }
  Date(const Date& d)//必须是Date的引用
  {
  cout << "Date 拷贝构造" << endl;
  _year = d._year;
  _month = d._month;
  _day = d._day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
int main()
{
  Date d1;
  Date d2(d1);
  return 0;
}

下面我将对这个正确的拷贝构造进行拆解,并且分析错误的写法。


①传值传参拷贝构造

Date(Date d)
  {
  cout << "Date 拷贝构造" << endl;
  _year = d._year;
  _month = d._month;
  _day = d._day;
  }

这种形式为什么不可取?为什么必须是引用传参?


因为传值传参会引发无穷递归!为什么呢?我们知道传值调用不会改变原来的参数,它是实参的一份临时拷贝。问题就出在这个临时拷贝上了,它要拷贝实参,那么怎么拷贝?调用拷贝构造函数,那这个拷贝构造函数是怎么写的?传值传参拷贝构造,然后再次拷贝调用,无限递归循环,直到系统挂掉。


1669257581883.jpg


所以我们要传引用拷贝!对于这一点,这里可以举个例子印证传值传参会调用拷贝构造函数:

class Date
{
public:
  Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
  {
  _year = year;
  _month = month;
  _day = day;
  }
  Date(const Date& d)
  {
  cout << "Date 拷贝构造" << endl;
  _year = d._year;
  _month = d._month;
  _day = d._day;
  }
private:
  int _year;
  int _month;
  int _day;
};
void Func1(Date d1)//传值传参,拷贝构造
{
  cout << "Func1()" << endl;
}
void Func2(Date& d2)
{
  cout << "Func2()" << endl;
}
int main()
{
  Date d1(2022, 9, 23);
  Func1(d1);
  Func2(d1);
  return 0;
}

1669257598988.jpg


按道理来说,编译器只有在拷贝构造函数的时候会调用这个函数,但是这里我们看到,我们只是传值传参,但是却调用了拷贝构造函数,在调用Func1()函数的时候调用了拷贝构造函数,但是调用Func2()函数没有调用拷贝构造函数,印证了传值传参不可取!


所以要传引用传参!


②不加const传引用拷贝

之前博主在介绍C++引用这一节的时候,强调过引用和指针要特别对待,因为它们都有可能改变原来参数(实参)的数据。如果有人不小心这样写拷贝构造函数呢?

Date(Date& d)//必须是Date的引用
  {
  cout << "Date 拷贝构造" << endl;
  _year = d._year;
  _month = d._month;
  d._day = _day;
  }

这样写会引发什么后果?它会导致实参的数据被修改。而这是无法接受的,编译也不会报错的,而且也难以察觉,因此我们要加const限制。


特征3:


若未显式定义,编译器会生成默认的拷贝构造函数。默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝,这种拷贝叫做浅拷贝,或者值拷贝。


1669257622643.jpg


这里我们没写拷贝构造函数,但是确实拷贝成功了,这里对于内置类型进行了拷贝,自定义类型也进行了拷贝(因为会调用它的拷贝构造)。我们看到编译器自己生成默认的拷贝构造函数完成了拷贝任务。那么有的老铁可能要困惑,既然系统默认给的拷贝构造函数可以完成拷贝任务,那么我们还有必要去写拷贝构造函数吗?


我们来看这里

1669257631679.jpg

别的拷贝都没有问题,但是我们注意到这里st1的_a和st2的_a的地址也一模一样,这就会出问题,为什么呢?


1669257641806.jpg



它们是动态开辟的空间,地址一样代表指向同一块空间,但是这样的拷贝是不符合我们的预期的,因为我们想要拷贝同样大小,同样数据但是不一样的空间!


这里再往下运行它就会崩掉,在free崩掉,因为最后调用析构函数对同一块空间析构两次(free两次)会报错。


这里再说明一下:析构两次的话,st1和st2谁先析构?


这里是st2先析构,后定义的先析构,它符合栈的特点:后定义的先销毁。


st2先析构,st2的_a指向的空间销毁,_a置空,st1和st2的_a指向相同的空间,但是这个空间已经被销毁,所以是野指针,再次free会崩掉。


所以这里我们要自己手动写栈的拷贝构造


1669257650249.jpg

我们看出来,当涉及资源申请(动态开辟空间)的时候,拷贝构造函数是一定要写的,否则就是浅拷贝。我们将这种拷贝称为深拷贝,像栈,队列,二叉树,堆这种涉及申请开辟空间的都需要深拷贝。


注意:


1、拷贝构造函数要传引用,不能传值传参,因为会无穷递归拷贝构造,系统崩掉,而且引用要加const限制,防止对实参修改。


2、当不涉及动态开辟空间时,我们不需要自己写拷贝构造函数,用系统默认的拷贝构造函数即可。

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