【C++心愿便利店】No.5---构造函数和析构函数

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前言

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📋专栏：C++ 心愿便利店
🔑本章内容：类和对象
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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

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。
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

二、构造函数

如下Date类，没有初始化打印出来就会是随机值，同时对于栈没有初始化，就会报错
那如果想能否在创建对象的同时，就将信息设置进去呢。因此，就有了构造函数。以Date类为例：

#include<iostream>
using namespace std;
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.Print();//没有调用Init初始化函数Date d2;d2.Init(2022, 7, 6);//调用Init初始化函数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。

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：

• 🌏函数名与类名相同。
• 🌏无返回值。（不需要写void）
• 🌏对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。

对于上述代码所运行后的结果没有初始化d1结果是随机值，然后对比下述代码（同样没有初始化d1）及结果；运行结果自动初始化为1/1/1不是随机值且打印了Date()，这就说明对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:构造函数Date()函数名与类名相同且无返回值{cout << "Date()" << endl;_year = 1;_month = 1;_day = 1;}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.Print();return 0;
}

• 🌏构造函数可以重载。(本质可以写多个构造函数，提供多种初始化方式)

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:1. 无参的构造函数Date(){}也可以写成下面这种Date()//函数名与类名相同且无返回值{cout << "Date()" << endl;_year = 1;_month = 1;_day = 1;}2. 有参的构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}3. 全缺省的构造函数Date(int year=1, int month=1, int day=1)无参和全缺省的不能同时存在会存在调用歧义{_year = year;_month = month;_day = day;}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;调用无参的构造函数//Date func();这也可以是一个函数声明所以为了区分不能加()d1.Print();Date d2(2023,8,28);调用带参的构造函数d2.Print();对于全缺省的构造函数使用更灵活可以传一个参数，两个等Date d3(2023);d3.Print();Date d4(2023, 8);d4.Print();return 0;
}

🌟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（例如Date d1() 是错误的 ），否则就成了函数声明以下代码的函数：声明了d1函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象warning C4930: “Date d1(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)

• 🌏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)（有参的构造函数）{_year = year;_month = month;_day = day;}*/void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}private:int _year;int _month;int _day;};int main(){Date d1;return 0;}

将Date类中构造函数注释后，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

• 🌏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，所有类型的指针都是内置类型

#include<iostream>
using namespace std;
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;
}

🌟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。

#include<iostream>
using namespace std;
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)这个地方不是初始化而是声明，声明给的缺省值，默认生成的构造函数就会用这个缺省值初始化int _year = 2023;int _month = 9;int _day = 5;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d;return 0;
}

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。它们都有一个共同的特点：可以不用传参。默认构造函数只能有一个，前面两个，在语法上可以构成函数重载，但是在无参调用的时候，会发生歧义，出现调用不明确。

注意：要把默认构造函数和默认成员函数区分清楚，默认成员函数是我们不写编译器会自动生成的，默认构造函数是不需要传参的构造函数。编译器生成的构造函数，既是默认构造函数，同时也是默认成员函数。
🌟为什么上述说内置类型用的缺省值

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:Date(){这里_year没有给值而_month _day给了值打印出来是2023/2/1所以声明那给的是缺省值_month = 2;_day = 1;}void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year = 2023;int _month = 9;int _day= 5;
};int main()
{Date d1;d1.Print();return 0;
}

🌟编译器生成的默认构造的特点：

1. 不写才会生成，写了任意一个构造函数就不会生成了
2. 内置类型也叫基本类型（语言用关键字定义的类型）；内置类型的成员不会处理（根据编译器有的会有的不会）
3. 自定义类型的成员才会处理，会去调用这个成员的构造函数

🌟总结：
一般情况下，都需要我们自己写构造函数，决定初始化方式；成员变量全是自定义类型，可以考虑不写构造函数

• 🌏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多个并存在会存在调用的二义性。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（不传参就可以默认调用的）。

三、析构函数

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。

析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：

• 🌏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

温馨提示：析构函数不能重载。
🌟后定义先析构

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}~Date(){cout << "Date()" << endl;}
private:int  _year;int _month;int _day;
};
class Stack
{
public:Stack(size_t n=4){cout << "Stack(size_t n=4)" << endl;if (n == 0){a = nullptr;top = capacity = 0;}else{a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);if (a == nullptr){perror("realloc fail");exit(-1);}top = 0;capacity = n;}}void Init(){a = nullptr;top = capacity = 0;}void Push(int x){if (top == capacity){size_t newcapacity = capacity == 0 ? 4 : capacity * 2;int*tmp = (int*)realloc(a,sizeof(int) * newcapacity);if (tmp == nullptr){perror("realloc fail");exit(-1);}if (tmp == a){cout << capacity << "原地扩容" << endl;}else{cout << capacity << "异地扩容" << endl;}a = tmp;capacity = newcapacity;}a[top++] = x;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(a);a = nullptr;top = capacity = 0;}int Top(){return a[top - 1];}void Pop(){assert(top > 0);--top;}void Destroy(){free(a);a = nullptr;top = capacity = 0;}bool Empty(){return top == 0;}
private:int* a;int top;int capacity;
};
int main()
{Date d1;Stack st1;Stack st2;//后定义的先析构return 0;
}

Stack中的成员变量a、capacity、top都是内置类型，对象st1生命周期结束要销毁的时候，a和capacity和top是在栈上不需要资源清理，最后由系统将其内存回收，而a指向的空间是在堆区上申请的，这块空间不会随着对象生命周期的结束而自动释放，所以会造成内存泄漏，因此在对象销毁前，要通过析构函数去释放成员变量a指向的空间，这就是析构函数的作用。

• 🌏 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

#include<iostream>
using namespace std;
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；如果类中没有申请资源时（在堆上申请空间），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（日期）类；有资源申请时，一定要写，否则会造成内存泄漏，比如Stack类

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