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。
接下来我们就来看看这6个默认成员函数吧!
2. 构造函数
2.1 概念
我们以Data类为例子:
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; int _month; int _day; }; int main() { Date d1; d1.Init(2022, 12, 23); d1.Print(); Date d2; d2.Init(2022, 12, 24); 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,那能否在对象创建时,就将信息设置进去呢?
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 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 。
其特征如下:
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。
我们可以来试试:
Date() { _year = 0; _month = 1; _day = 1; cout << "Date()" << endl; }
我们运行一下程序:
初始化结果与我们预期的一样,那我们还能不能初始化对带有参数呀?
当然可以的:
Date(int year,int month,int day) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl; }
这种定义方式与第一种方式之间构成了函数重载,但是还有一种更简单的写法,能整合到一起,就是用缺省参数:
Date(int year=0, int month=1, int day=1) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl; }
但是这里有一个小问题,将加了缺省值的构造函数与第一种构造函数同时存在会发生什么?
Date() { _year = 0; _month = 1; _day = 1; cout << "Date()" << endl; } Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl; }
我们发现他们是构成函数重载的,但是当定义一个Date类的对象时如果不带参数就会出问题,因为编译器不知道到底调用哪一个函数,这一点大家要注意。
5. 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。
在上面,我们自己定义了构造函数,所以编译器并不会主动生成默认的构造函数,接下来再来思考一个问题:只定义上面带有缺省值的构造函数,用下面这种方法调用会有什么问题?
class Date { public: Date(int year = 0, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; cout << "Date(int year,int month,int day)" << endl; } void Init(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 d6(); return 0; }
我们编译一下,发现能够编过,但是当我们想用d6调用里面的成员方法时却报错了:
为什么呢?
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。
原来用上面的这种用法编译器会把这个当作成一个函数的声明,并不会去实例化对象,所以自然无法调用该对象的成员方法的。
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,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 调用的它的默认成员
函数。
class Time { public: Time() { 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; }
我们调试起来看看:
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 。 (这个放到后面再讲)
7. 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。
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; };
这个上面我们有提到过,现在就不多提了。
讲了这么多,其实编译器生成默认的构造函数会对自定义类型成员调用的它的默认成员函数的好处是啥,大家还记得我们之前用栈实现队列吗?(忘记的可以参考这篇博客栈和队列)
我们来看看用C++实现给出的参考模板:
class MyQueue { public: MyQueue() { } void push(int x) { } int pop() { } int peek() { } bool empty() { } };
有了默认析构函数后我们发现第一个好像加不加好像都已经无关紧要了,因为系统会默认生成一个,来看看下面的代码:(有关接口的实现我这里没有写,想要知道的可以参考上面我所写的栈与队列的博客,上面有解析和源码)
class Stack { private: int* _a; int _top; int _capacity; public: Stack(int capacity = 4) { _a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity); if (!_a) { perror("malloc fail\n"); exit(-1); } _top = 0; _capacity = capacity; } }; class MyQueue { public: void push(int x) { } MyQueue() { } int pop() { } int peek() { } bool empty() { } private: Stack pushSt; Stack popSt; }; int main() { MyQueue mq; return 0; }
我们调试起来就可以看见很明显初始化成功了的。
那初始化顺序是啥呢?
int main() { MyQueue mq; Stack s1; Stack s2(20); return 0; }
通过调试我们能够很快推出是先初始化s1,然后再初始化s2的。
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,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 。
像上面实现的Date类,我们并不需要自己实现一个析构函数,系统自己默认生成的就够用了(因为不需要手动释放资源,像在堆区申请的空间)但是Stack类就需要手动释放了,这个时候就得自己实现。
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。
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。
这个看上去是不是与构造函数优点相似呀,没错,这个与构造函数绝大部分都类似,只有一小部分细节不一样,我们来试试:
~Stack() { free(_a); _a = nullptr; _top = 0; _capacity = 0; }
主函数中:
int main() { MyQueue mq; Stack s1; Stack s2(20); return 0; }
但是这里有一点与析构不同,就是是先销毁的s1,再销毁的s2吗?
我们知道初始化是顺序进行的,但是销毁释放空间却是逆序的,是先释放s2,再释放s1的,这一点大家务必要分清。
我们再来看一个题:
//设已经有A,B,C,D4个类的定义,程序中A,B,C,D析构函数调用顺序为?( ) C c; int main() { A a; B b; static D d; return 0; }
我们可以自己写一个构造函数和析构函数来打印着看看:
不难发现:析构时会优先销毁局部变量(逆序),然后再销毁全局(逆序)。