【C++初阶】类和对象——构造函数析构函数拷贝构造函数

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C++系列专栏：C++头疼记

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目录

前言

类的6个默认成员函数

构造函数

概念

构造函数的特性

析构函数

概念

析构函数特性

拷贝构造函数

概念

拷贝构造函数特性

总结

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前言

上篇文章我们对于C++中的类有了初步的认识和了解，在最后通过日期类的类型对于this指针有了一定的了解，今天我们继续深入C++类和对象的了解！！！

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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 { };

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构造函数

• 概念

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(2023, 10, 27);d1.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。
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。

//构造函数
class Date
{
public://无参构造函数Date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}//有参构造函数//重载//缺省Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{//调用无参构造函数//Date d1;//d1.Print();//调用有参构造函数Date d2(2023, 10, 27);d2.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，否则就成了函数声明

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:/*Date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}*/void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1;d1.Print();return 0;
}

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

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。

class Time
{
public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_secend = 1;}void Print(){cout << _hour << "-" << _minute << "-" << _secend << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _secend;
};
class Date
{void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private://内置类型int _year;int _month;int _day;//自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d1;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。

class Time
{
public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_secend = 1;}void Print(){cout << _hour << "-" << _minute << "-" << _secend << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _secend;
};
class Date
{void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private://内置类型int _year=1;int _month=1;int _day=1;//自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d1;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。 

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析构函数

• 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。

class stack
{
public:stack(int capacity = 3){_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc fail");exit(-1);}_capacity = capacity;_top = 0;}void Destory(){free(_a);_capacity = 0;_top = 0;}
private:int* _a;int _capacity;int _top;
};int main()
{stack s1;return 0;
}

• 析构函数特性

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 stack
{
public:stack(int capacity = 3){_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc fail");exit(-1);}_capacity = capacity;_top = 0;}~stack(){free(_a);_capacity = 0;_top = 0;}
private:int* _a;int _capacity;int _top;
};int main()
{stack s1;return 0;
}

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 

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。

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拷贝构造函数

• 概念

在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎。

那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？
拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存
在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

• 拷贝构造函数特性

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：
1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

2. 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用。

class Date
{
public :Date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}Date(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;cout << "拷贝构造函数的调用" << endl;}
private :int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;Date d2(d1);return 0;
}

 

3. 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象按内存存储按
字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。

class Time
{
public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_secend = 1;}Time(const Time& T){_hour = T._hour;_minute = T._minute;_secend = T._secend;cout << "Time拷贝构造的调用" << endl;}void Print(){cout << _hour << "-" << _minute << "-" << _secend << endl;}
private:int _hour;int _minute;int _secend;
};
class Date
{
public:void Print(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}
private:int _year=2023;int _month=10;int _day=27;Time _t;
};
int main()
{Date d1;Date d2(d1);return 0;
}

注意：在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定
义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。

4. 编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了，还需要自己显式实现吗？
当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？

class stack
{
public:stack(int capacity = 3){_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc fail");}_capacity = capacity;this->_top = 0;}stack(const stack& stt){_a = stt._a;_capacity = stt._capacity;_top = stt._top;}~stack(){free(_a);this->_a = nullptr;this->_capacity = 0;this->_top = 0;}
private :int* _a;int _capacity;int _top;
};class MyQueue
{stack _pushstack;stack _popshtack;
};
int main()
{MyQueue q1;MyQueue q2(q1);return 0;
}

注意：类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请
时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。

该如何解决这个问题呢？我给出一段代码

class stack
{
public:stack(int capacity = 3){_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc fail");}_capacity = capacity;this->_top = 0;}stack(const stack& stt){this->_a = (int*)malloc(sizeof(int) * stt._capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc fail");}memcpy(this->_a, stt._a, sizeof(int) * stt._top);this->_capacity = stt._capacity;this->_top = stt._top;}~stack(){free(_a);this->_a = nullptr;this->_capacity = 0;this->_top = 0;}
private:int* _a;int _capacity;int _top;
};class MyQueue
{stack _pushstack;stack _popshtack;
};
int main()
{MyQueue q1;MyQueue q2(q1);return 0;
}

 深拷贝：本质拷贝指向的资源，让我跟你有一样大的空间，一样的值

5. 拷贝构造函数典型调用场景：

• 使用已存在对象创建新对象
• 函数参数类型为类类型对象
• 函数返回值类型为类类型对象

为了提高程序效率，一般对象传参时，尽量使用引用类型，返回时根据实际场景，能用引用
尽量使用引用。 

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总结

• 构造函数对于自定义类型会调用其构造函数，对于内置类型 不做任何处理，在C++11中，内置类型在类里可以初始化；
• 析构函数对于自定义类型会调用其析构函数，对于内置类型销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；
• 拷贝构造函数对于自定义类型调用其拷贝构造函数，对于内置类型完成值拷贝；

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今天的文章就到这里就结束了，希望大家看完有所收获，也希望大家留言指出我文章中出现的内容，同时也感谢各位看官的三连支持，你们的支持就是我更新的动力！！！ 
 

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下篇预告：赋值重载和取地址重载