【c++】类和对象(三)构造函数和析构函数

简介: 朋友们大家好,本篇文章我们带来类和对象重要的部分,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


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(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)


class Date {};


2.构造函数

我们看下面这个类


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(2005, 6, 23);
  d1.Print();
  Date d2;
  d2.Init(2024, 3, 25);
  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,并且容易忘记,那能否在对象创建时,就将信息设置进去呢?


构造函数是一种特殊的成员函数,它在创建对象时自动调用,其主要目的是初始化对象。在C++中,构造函数具有与其所属类相同的名称,并且没有返回类型。构造函数可以有参数,也可以没有参数,允许通过不同的方式初始化对象的成员变量。如果一个类定义中没有显式地包含任何构造函数,编译器会自动生成一个默认构造函数(只在没有其他任何构造函数时)


特性:


函数名与类名相同

无返回值

对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数

构造函数可以重载

那么上面所示的代码构造函数如何写呢?如下:


1. class Date
2. {
3. public:
4.  Date()
5.  {
6.   _year = 1;
7.   _month = 2;
8.   _day = 3;
9.  }
10. private:
11.   int _year;
12.   int _month;
13.   int _day;
14. };
15. int main()
16. {
17.   Date d1;  
18.   d1.Print();
19. 
20.   return 0;
21. }

这种是不带参数的

在我们进行实例化 Date d1;时,自动调用构造函数完成初始化,我们可以用汇编代码进行查看:


我们也可以在其中加入带参数的构造函数,实现函数重载:


class Date
{
public:
  Date()
  {
  _year = 1;
  _month = 2;
  _day = 3;
  }
  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;
};


我们知道,构造函数是实例化调用的,那么如何实现带参数构造函数呢?


代码如下:


Date d1; // 调用无参构造函数
 Date d2(2005, 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



Date d3();


能不能这样定义呢?

这里编译错误,即这里并不能与函数的声明区分开,所以书写格式严格按照上述方法来写


如果我们将第一个无参格式屏蔽掉呢?


class Date
{
public:
  /*Date()
  {
  _year = 1;
  _month = 2;
  _day = 3;
  }*/
  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()
{
  Date d1;  
  d1.Print();
  return 0;
}

代码中出现错误的原因在于,为Date类定义了一个接收三个参数的构造函数,但是没有定义默认构造函数(无参数构造函数)。接着,在main函数中,尝试使用无参数的方式构造d1对象:Date d1;。这在类定义中是非法的,因为一旦定义了自己的构造函数(不管有多少参数),C++编译器就不会自动生成默认构造函数


我们这里也可以通过缺省参数来实现:


十分好用


2.1构造函数其他特性

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;
};



我们来试试默认生成的函数:


int main()
{
  Date d1;
  d1.Print();
  return 0;
}

这个默认生成的函数并没有做什么事情


我们可能会产生疑惑: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??


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,默认生成的构造函数,对内置类型不做处理,自定义类型会去调用它的默认构造函数


我们看下面这串代码:


class A
{
public:
  A()
  {
  cout << "A()" << endl;
  _a = 0;
  }
private:
  int _a;
};
class Date
{
public:
  void Print()
  {
  cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  }
private:
  //内置类型
  int _year ;
  int _month ;
  int _day;
  //自定义类型
  A _aa;
};
int main()
{
  Date d1;
  return 0;
}


默认生成的构造函数,对内置类型不做处理,自定义回去调用他的默认构造

我们发现调用了A的构造


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。


class Date
{
public:
  void Print()
  {
  cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
  } 
private:  
  int _year =1;
  int _month =2;
  int _day;
  A _aa;
};

在声明的位置给缺省值,在这里还是声明


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


思考下面代码能否编译成功?


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?
1. int main()
2. {
3.  Date d1;
4.  return 0;
5. }



答案是不可以


在Date类中定义了两个构造函数,看起来目的是提供一个默认构造函数和一个带默认参数值的构造函数。然而,这里的设计存在冲突,因为两个构造函数都可以作为默认构造函数,这导致了一个重定义的问题


在C++中,如果构造函数的所有参数都有默认值,它就可以被视为无参数调用时的候选构造函数,也就是说,它可以被当作默认构造函数。因此,这个类设计在逻辑上等同于提供了两个默认构造函数,这在C++中是不允许的,会导致编译错误


问题在于,当尝试创建一个不传递任何参数的Date对象(如Dated1;),编译器将无法确定应该调用哪个构造函数,因为两个构造函数都满足调用条件


3.构析函数

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


3.1特性:

析构函数名是在类名前加上字符 ~。

无参数无返回值类型。

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

对象生命周期结束时,C++编译系统系统自动调用析构函数

写法如下:


1. typedef int DataType;
2. class Stack
3. {
4. public:
5.  Stack(size_t capacity = 3)
6.  {
7.   _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
8.   if (NULL == _array)
9.   {
10.     perror("malloc申请空间失败!!!");
11.     return;
12.   }
13.   _capacity = capacity;
14.   _size = 0;
15.   }
16.   void Push(DataType data)
17.   {
18.   // CheckCapacity();
19.   _array[_size] = data;
20.   _size++;
21.   }
22.   // 其他方法...
23.   ~Stack()
24.   {
25.   if (_array)
26.   {
27.     free(_array);
28.     _array = NULL;
29.     _capacity = 0;
30.     _size = 0;
31.   }
32.   }
33. private:
34.   DataType* _array;
35.   int _capacity;
36.   int _size;
37. };
38. int main()
39. {
40.   Stack st1;
41.   st1.Push(1);
42.   st1.Push(2);
43. 
44.   return 0;
45. }

其中:


~Stack()
  {
  if (_array)
  {
    free(_array);
    _array = NULL;
    _capacity = 0;
    _size = 0;
  }
  }


为析构函数,我们定义一个栈,如果不写析构函数,则会发生内存泄漏



c语言中,我们主动调用Destroy函数


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;
}

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?


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


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


3.2析构函数的调用顺序

1. class Date
2. {
3. public:
4.  Date(int year=1)
5.  {
6.   _year = year;
7.  }
8.  ~Date()
9.  {
10.   cout << "~Date()->" << _year<< endl;
11.   }
12. private:
13.   int _year;
14.   int _month;
15.   int _day;
16. };
17. 我们先在main函数中按顺序实例化两个Date d1,d2
1. int main()
2. {
3.  Date d1(1);
4.  Date d1(2);
5. 
6.  return 0;
7. }

发现它先调用d2的析构再调用d1的析构


那么现在在main函数中设置一个静态变量d3呢?


int main()
{
  Date d1(1);
  Date d2(2);
  static Date d3(3);
  return 0;
}

接下来在全局中定义

我们发现这里是先销毁局部的,再销毁全局的


那么在全局中如果定义static类型的呢?


Date d4(4);
static Date d5(5);
Date d6(6);
static Date d7(7);
int main()
{
  Date d1(1);
  Date d2(2);
  static Date d3(3);
  return 0;
}

我们发现,局部调用时的顺序与static有关,而全局调用的顺序与static无关


本节内容到此结束!感谢大家观看!!!


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