【C++】类和对象(中)之构造函数与析构函数

简介: 【C++】类和对象(中)之构造函数与析构函数

前言

我们继续学习类和对象,今天主要讲解构造函数与析构函数,他们属于类的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。


我会在接下来的文章中详细讲解这6个默认函数。

欢迎大家📂收藏📂以便未来做题时可以快速找到思路,巧妙的方法可以事半功倍。

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1.构造函数

1.1概念

对于以下Date类:

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, 7, 5);
  d1.Print();
  Date d2;
  d2.Init(2022, 7, 6);
  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。  


1.2特性

构造函数是特殊的成员函数。

注意: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。

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
  Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数
  // 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
  // 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();
}

请大家仔细阅读上面的代码,尤其是尾部做出的提示。

即通过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(不用加括号)。

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。

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;
}

6.默认生成的构造函数不会对内置类型成员做处理(仍为随机值),而会对自定义类型调用他的默认构造函数。

比如:

class Time
{
public:
  Time()//自定义类型Time的默认构造
  {
    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)   Dtae的默认构造函数不对其处理
  int _year;
  int _month;
  int _day;
  // 自定义类型   调用Time的默认构造函数
  Time _t;
};
int main()
{
  Date d;
  return 0;
}

C++11中针对内置类型成员不初始化的缺陷,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。

比如:

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)  给默认值
  int _year = 1970;
  int _month = 1; //但注意这里属于声明,没开空间
  int _day = 1;     //不是定义,只是给定缺省值
  // 自定义类型
  Time _t;
};
int main()
{
  Date d;
  return 0;
}

总结一下第六点:

(1)一般情况下,我们都需要自己实现构造函数。

(2)成员都是自定义类型,或声明时给了缺省值,可以考虑让编译器自己生成构造函数。


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(这三个不能同时存在),都可以认为是默认构造函数。

换个说法:可以不传参数就调用的构造函数都为默认构造函数。


2.析构函数

2.1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。

你可以将构造函数理解为Init,析构函数理解为Destroy。

2.2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。

比如:

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
  Stack(size_t capacity = 3)
  {
    _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++;
  }
  // 其他方法...
  ~Stack()//注意 对象成员变量空间的开辟和销毁是由系统完成的(函数栈帧)
  {   //不是由构造和析构完成的
    if (_array)
    {
      free(_array);
      _array = NULL;
      _capacity = 0;
      _size = 0;
    }
  }//与Destroy的功能很相似吧
private:
  DataType* _array;
  int _capacity;
  int _size;
};
void TestStack()
{
  Stack s;
  s.Push(1);
  s.Push(2);
}

注意:成员变量空间的开辟和销毁是由系统完成的(函数栈帧),不是由构造和析构完成的。

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。


⚽️看到上面这句话,你有没有发现,析构和构造的行为是很类似的⚽️


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;
}

我们来分析下上面的程序

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。

6.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,比如Stack类。


🐸最后留一道小题,考察下大家的对于前两种默认成员函数的理解🐸

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;

}

🌝答案留在下期揭晓,同学们要坚持努力呀🌝


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