【C++】类和对象②(类的默认成员函数:构造函数 | 析构函数)
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前言
类的6个默认成员函数
构造函数
概念
构造函数的特性及用法
析构函数
概念
析构函数的特性及用法
结语
前言
本篇主要内容:类的6个默认成员函数中的构造函数和析构函数
进入到类和对象内容的第二节,上篇博客中介绍了类和对象的一些基本特性,接下来就要讲到类的六个默认成员函数。C++类的六个默认成员函数包括:构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载、取地址重载和const取地址重载。这些函数在特定情况下会被编译器自动生成,但你也可以根据需要自定义它们。
类的6个默认成员函数
在一个类中,如果你什么都不往里写,那么就可以称这个类为空类。实际上,在你什么都不往空类里写时,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。
// 这是一个空类
class Date {};
构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载、取地址重载和const取地址重载。
构造函数
概念
接下来举个例子引入构造函数。如果你写了一个存储日期的类(Date),在使用Date定义的对象之前,都需要像C语言一样调用一遍初始化。
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;
}
你看,使用对象d1和d2之前都需要调用一遍Init函数来给对象设置日期,但如果每次创建对象时都调用该方法,未免有些麻烦,是否存在某种方式,在创建对象时,就将信息设置进去呢?答案是有的,解决方式就是今天的构造函数。
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。
构造函数的特性及用法
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。
1. 函数名和类名相同。
2. 无返回值(不是void,而是根本就不用写其返回值)。
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: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();
如果你写下这样一行代码来创建对象,就大错特错了。这句话会被编译器解读成一种函数声明(其细节是:声明了d3函数,该函数无参,返回一个日期类型的对象),无法达到创建对象的目的。
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:
其中定义了传参的构造函数,无参的默认构造将被覆盖,也就是说,此时定义变量不传参会编译失败,报错:error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用。
6. C++把类型分成内置类型(基本类型)和自定义类型。对于内置类型,C++默认生成的构造函数对内置类型不做处理(所以未定义自定义类型中的数据为随机值),对自定义类型的成员,会去调用它的默认构造(不用传参数的构造)。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。
就比如上面的代码,Date类中默认生成的构造函数调用了自定义类型 _t 的无参构造函数。
注: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。
上面代码给了内置类型缺省值,在生成d对象之后,内置类型也就成功被缺省值赋值了。
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:默认构造:不传参就可以调用的函数。故: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;
}
根据第七点,我们知道Test函数是不能通过编译的,在类中定义了两个默认构造(不传参就可以调用的构造函数),编译器无法确认应该调用哪一个,模棱两可的代码是编程的大忌。
析构函数
概念
通过了前面构造函数的学习,我们认识了可以在创建对象时帮助初始化的函数,那相应的,是否就应该有对对象进行自动销毁和清理的函数呢?答案是有的。
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。
析构函数的特性及用法
析构函数是特殊的成员函数,它在对象的生命周期结束时自动被调用,用于执行清理工作,如释放动态分配的内存、关闭打开的文件、断开网络连接等。析构函数与类名同名,但前面加上一个波浪号(~),并且没有返回类型和参数。
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。若未显示定义,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++编译系统自动调用析构函数。
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(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};
void TestStack()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);
}
上份代码可以把重点放在构造函数和析构函数上。在构造函数Stack中,使用malloc在堆上开辟了一块空间,使用内置类型 _capacity 和 _size 来维护整个栈;最后定义了析构函数~stack,在此函数中,我们在函数内部实现了堆中占用内存的释放。
什么?你告诉我你不知道什么是栈?推荐你看看这篇博客:初阶数据结构之---栈和队列(C语言)
指针类型属于内置类型
如果不自己实现析构函数,编译器会将_array当作内置类型,在自动生成的析构函数中不会释放堆中占用的空间,导致内存泄露。
5. 关于编译器自动生成的析构函数,和构造函数很类似:编译器生成的默认析构函数,对内置类型成员不做处理;对于自定义类型的成员,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;
}
你会发现,在main方法中根本就没有直接创建Time类的对象,但是最后还是调用了Time类的析构函数。是因为在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没有显示提供,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,能保证内部每个定义的对象都可以正确销毁。
注:创建哪个类的对象则调用该类的析构函数,销毁哪个类的对象则调用该类的析构函数
6. 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,否则会造成内存泄露,如Stack类。
结语
本篇博客将重点放在了类和对象六个默认成员函数的前两个:构造函数和析构函数上。这两个默认成员函数在对象的生命周期中起着至关重要的作用。构造函数确保对象在创建时能够正确初始化,而析构函数则确保对象在销毁时能够正确清理资源,从而保持程序的稳定性和安全性。在下一篇博客中,我会介绍拷贝构造函数、赋值运算符重载、取地址重载和const取地址重载(另外四大默认成员函数)的内容,敬请期待。
本篇博客到此结束,感谢大家的支持!♥
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