【C++】类与对象 II 【深入浅出 万字详解】(上)

简介: 【C++】类与对象 II 【深入浅出 万字详解】

一、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

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 [ 不写编译器,才能生成 ],编译器会生成的成员函数 称为默认成员函数。



二、构造函数

前言:构造函数产生的由来 及引入

没有初始化会产生什么问题?

没有初始化了, 会造成 野指针、随机值 问题



C语言中关于初始化会出现的问题总结:

  1. 初始化容易忘
class Date
{
public:
 void Init(int year, int month, int day)    //函数初始化
 {
 _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, 7, 5);
 d1.Print();
 Date d2;
 d2.Init(2022, 7, 6);
 d2.Print();
 return 0;
}
  1. C语言中,每次都要初始化一下 。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?


C++改进:构造函数( 函数自动初始化 )。

构造函数,将初始化嵌入到类里,让类对象被创建时,自动调用 初始化 [ 即是 默认构造函数 ]



(一)构造函数的 概念

  1. 构造函数 是一个 特殊的成员函数
  2. 名字与类名相同,创建类类型对象时 由编译器自动调用
  3. 以保证每个数据成员都有 一个合适的初始值
  4. 并且 在对象整个生命周期内只调用一次



(二)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。


其特征如下:


  1. 函数名 与 类名 相同

  2. 无返回值 。【 不需要写 void

  3. 对象实例化时编译器 自动调用 对应的构造函数
    内置类型 编译器默认不处理
    自定义类型进行默认构造函数的调用

【 若 显式定义构造函数 ,则编译器则会调用该显式定义的构造函数,不再自动生成的构造函数。】


  1. 构造函数 可以重载 。( 如下:无参构造,带参构造 )
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     
      // 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
      Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数
      // 以下代码的函数:声明了d3函数,该函数无参,返回一个日期类型的对象
      // warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
      Date d3();
 }



★ 构造函数 和 函数声明 的区分

  • 无参
  1. 构造函数 :Date d1; // 没有参数,不能加()
  2. 函数声明:Date d1(); //()函数调用操作符

  • 带参
  1. 构造函数 :Date d1(2023,10,19); // 只需要根据缺省参数,给出对应初始化的值
  2. 函数声明:Date d1(int,int,int); // 函数声明,参数要有类型声明



  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. 默认构造函数:对于内置类型,编译器默认不处理;对于自定义类型,编译器进行默认构造函数的调用 。
  • 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/ 指针 …,自定义类型 就是我们使用class/struct/union等 自己定义的类型
    Date* p 也是内置类型,只是指向不同
  • 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。
  • 默认构造函数:对于内置类型,编译器默认不处理;对于自定义类型,编译器进行默认构造函数的调用 。

总结

  1. 一般情况下,我们都要自己写构造函数
  2. 对于内置类型都默认编译器不会进行处理自己在类中声明时给默认值进行初始化 ( 给缺省值 )。
    成员都是自定义类型,或者声明时给了缺省值可以考虑让编译器自己生成构造函数。


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;
}
  1. 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进行初始化 ( 给缺省值 )。
class Time
{
public:
 Time()     //自定义类型 调用构造函数
 {
 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) //内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值进行初始化
 int _year = 1970;   //相当于声明(并没有开辟空间),而不是定义
 int _month = 1;
 int _day = 1;
 // 自定义类型
 Time _t;
};
int main()
{
 Date d;
 return 0;
}

【 小知识:一般更新,只会向前兼容,不敢在原版改,怕改错了原代码不兼容了。所以都是以打补丁的形式,兼容之前的代码 】



  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 。【 不需要传参的 => 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;
};
// 以下测试函数能通过编译吗?   //不能,默认构造函数只能有一个
void Test()
{
 Date d1;
}



  1. 情况:声明和定义分离(X)缺省参数不能声明和定义同时给(怕给的不一致规定只能在声明给),内置类型初始化时不能访问private 】



三、析构函数

前言 :为什么会产生析构函数 及 析构函数的引入

函数销毁也是一经常容易忘记的事,会导致内存泄露的问题 。编译器检测不出内存泄露问题 并 报错 。

所以将销毁的信息也嵌入到类中,编译器 自动调用 对应的析构函数( destroy )



(一)析构函数 概念:

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。


(1)对象的空间开辟与销毁 以及 对象中资源的开辟与销毁

  • 对象的空间开辟与销毁
    对象的空间开辟和销毁 是跟着 系统(栈帧)的开辟和销毁 进行的 。 空间是构造栈帧的时候开的,函数调用结束,函数main销毁,它也跟着销毁了。【那么他们开辟构造和销毁析构的顺序 就跟栈的顺序一样(后进先出)】。

【这只是对象的空间内存的开辟,在对象中的资源的开辟 与 清理工作,还需要靠 构造函数 和 析构函数 来进行。】

  • 对象中资源的开辟与销毁
    有关于内存资源动态开辟与销毁的,就得用 构造函数 和 析构函数 。
    开辟:构造函数( 构造函数虽叫构造,但又负责初始化 。)
    销毁:析构函数( 销毁 )



(二)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。【这样函数就不会重载了】
  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
    不能释放内存空间【有的情况(如迭代器),系统不敢擅作主张 】,若有 动态开辟的资源 ,则需要自己构建析构函数。
  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,对自定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;
}

程序运行结束后输出:~Time()

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


  1. 如果类中没有 申请资源 [ 有无申请资源动态开辟内存,是是否需要手动构建析构函数的一个标尺 ] 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。



(三)C与CPP [ 加入构造函数与析构函数的实例对比 ]


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