【C++】：类和对象（中）之类的默认成员函数——构造函数and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
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

class Date {};

由于编译器的优化 我们未给_a赋值 这里是不会报错的
这里还需要强调一个点就是成员函数的地址不在对象中
成员变量存放在对象中

2. 构造函数

我们先来看两道经典的面试题

这道题首先排除A 因为nullptr属于运行错误 我们编译器在编译的时候只负责检查语法错误 nullptr语法是没错误的
这道题是正常运行的 但是为什么呢?
这是因为成员函数的地址不在对象中
成员变量存放在对象中
第二题

这里选择B运行崩溃
因为我们这里涉及到一个this指针的知识
this指针为nullptr 所以nullptr指向_a就会报错

2.1 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

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

 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();}

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
   代码演示和注释如下

class date
{
public:// 够成函数重载，但是无参调用存在歧义，不能同时存在/*date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}*/date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_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;
};// date f(); 函数声明
int main()
{date d1;d1.print();date d2(2023, 10, 19);d2.print();date d3(2023, 10);d3.print();return 0;
}

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
大家可曾记得我前面的LeetCode刷题里面讲过一道题就是两个栈实现一个队列吗 我们构造函数现在就要用这道题来进行验证

class Date
{
public:// 够成函数重载，但是无参调用存在歧义，不能同时存在void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}// 默认生成的构造函数，啥事都干？// 处理自定义（会去调用这个成员的默认构造函数）// 内置类型不确定(看编译器)，建议当成不处理
private:// C++11支持，声明时给缺省值int _year = 1;int _month = 1;int _day = 1;
};class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");}_capacity = capacity;_top = 0;}private:int* _a;int _capacity;int _top;
};// 两个栈实现一个队列
class MyQueue
{
private:Stack _pushst;Stack _popst;int _size = 1;
};int main()
{Date d1;d1.Print();Stack st1;MyQueue mq;return 0;
}

那如果我将栈的初始化那部分注释掉了会发生什么呢？

注释掉了编译器不会默认去调用构造函数进行打印的 希望大家能够理解
这里再给大家强调一下 看图片解释

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

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:// C++11支持，声明时给缺省值int _year = 1;int _month = 1;int _day = 1;
};// 1、我们不写编译默认生成那个构造函数，叫默认构造
// 2、无参构造函数也可以叫默认构造
// 3、全缺省也可以叫默认构造
// 可以不传参数就调用构造，都可以叫默认构造
// 这三个函数不能同时存在，只能存在一个int main()
{Date d1;d1.Print();return 0;
}

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;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
void Test()
{Date d1;

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

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

class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}~Date(){// Date严格来说，不需要写析构函数cout << "~Date()" << endl;}
private:// C++11支持，声明时给缺省值int _year = 1;int _month = 1;int _day = 1;
};

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 Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");}_capacity = capacity;_top = 0;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_capacity = _top = 0;_a = nullptr;}private:int* _a;int _capacity;int _top;
};class MyQueue
{// 默认生成析构函数，行为跟构造类似// 内置类型成员不做处理// 自定义类型成员会去调用他的析构
private:Stack _pushst;Stack _popst;int _size = 1;
};
int main()
{//Date d1;//Stack st1;MyQueue mq;return 0;
}

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