C++类与对象深入之构造函数与析构函数详解

目录

• 对象的初始化和清理
• 一：构造函数
• 1.1：构造函数的特性
• 1.2：构造函数的分类
• 二：析构函数
• 2.1：概念
• 2.2：特性
• 三：拷贝构造函数
• 3.1：概念
• 3.2：特性
• 3.3：拷贝构造函数调用时机
• 3.4：构造函数调用规则

对象的初始化和清理

生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全。C++中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始设置以及对象销毁前的清理数据的设置。

一：构造函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题，一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知。c++利用了构造函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器也会提供，编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同，实例化类对象时由编译器自动调用，保证每个数据成员都有一个合适的初始值，并且在对象的生命周期内只调用一次

构造函数语法：类名(){}

1.1：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，构造函数的名字虽然叫构造，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。

构造函数特征：

1. 构造函数，没有返回值也不写void

2. 函数名称与类名相同

3. 构造函数可以有参数，因此可以发生重载

4. 程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用,而且只会调用一次

class Date
{
public:
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	Date d1;                   //调用无参构造
	d1.Print();
	Date d2(2022, 5, 15);      //调用带参的构造
	d2.Print();
	system("pause");
	return 0;
}

5. 如果类中没有显式定义的构造函数，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。

6. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都被称为默认构造函数，并且默认构造函数只有一个。注意：无参构造函数、全缺省构造函数、以及我们没显式写由编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。即不用传参就可以调用的函数

class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//默认全缺省构造函数
	{
	_year = year;
	_month = month;
	_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
};
int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();
	Date d2(2022, 5, 15);
	d2.Print();
	Date d3(2022);
	d3.Print();
	Date d4(2022, 10);
	d4.Print();
	system("pause");
	return 0;
}

1-1-1
2022-5-15
2022-1-1
2022-10-1
请按任意键继续. . .

7. 默认生成构造函数对于内置类型成员变量不做处理，因为编译器默认生成的构造函数都是空实现，对于自定义类型成员变量做出处理，相当于实例化对象自动调用该类的默认构造函数！如下述代码中Date date和A _aa有什么区别呢？不都是实例化对象自动调用默认构造函数吗！！！

代码示例：

class A
{
public:
	A(){
		cout << " A()" << endl;
		_a = 0;
	}
private:
	int _a;
};
class Date
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日
	A _aa;
};
int main(){
	Date date;
	date.Print();
	system("pause");
	return 0;
}
 A()

-858993460--858993460--858993460
请按任意键继续. . .

默认构造函数不会对自己的变量初始化，会对自定义类型处理，自定义类型成员会去调用它的默认构造函数！因为这里实例化对象也只能调用默认构造函数！！！（如果自定义类型的构造函数没有显示定义，也会是随机值）。

接下来我们利用代码详细看看上面这段话：

示例1：默认生成的默认构造函数

class Stack
{
public:
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
	// 默认生成构造函数就可以用了
	void push(int x) {
	}
	int pop() {
	}
private:
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};
int main()
{
	MyQueue q;
	q.push(1);
	//Stack st;
	system("pasue");
	return 0;
}

上面这段代码是可以编译过的，在Myqueue类中只有自定义类型，所以我们不需要写构造函数，使用默认生成的即可。然后Myqueue类中声明Stack类实例化对象时，会去调用Stack类的默认构造函数（这里是自动生成的默认构造函数），编译通过！

这里咋们看监视界面：

由于Stack的默认构造函数是默认生成的，同样不会对内置类型成员变量做初始化，所以显示是随机值！

示例2：无参默认构造

class Stack
{
public:
	Stack()
	{
	_a = nullptr;
	_top = _capacity = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
	// 默认生成构造函数就可以用了
	void push(int x) {
	}
	int pop() {
	}
private:
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};
int main()
{
	MyQueue q;
	q.push(1);
	//Stack st;
	system("pasue");
	return 0;
}

这段代码也是可以编译过的，在Myqueue类中只有自定义类型，所以我们不需要写构造函数，使用默认生成的即可。然后Myqueue类中声明Stack类实例化对象时，会去调用Stack类的默认构造函数（这里是咋们自己提供的默认构造函数），编译通过！

同样的，我们看监视界面：

由于Stack的默认构造函数是是我们自己提供的，同时对内置类型做了初始化，所以这里的各个值不再是随机值！

示例3：全缺省默认构造函数

class Stack
{
public:
	Stack(int capacity = 10)
	{
	_a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
	assert(_a);
	_top = 0;
	_capacity = capacity;
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
	// 默认生成构造函数就可以用了
	void push(int x) {
	}
	int pop() {
	}
private:
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};
int main()
{
	MyQueue q;
	q.push(1);
	//Stack st;
	system("pasue");
	return 0;
}

这段代码也是可以编译过的，在Myqueue类中只有自定义类型，所以我们不需要写构造函数，使用默认生成的即可。然后Myqueue类中声明Stack类实例化对象时，会去调用Stack类的默认构造函数（这里是咋们自己提供的全缺省默认构造函数），编译通过！

同样的，观察监视界面：

我们通过全缺省默认构造函数对各个值做出了初始化，因此不再是随机值！

错误示例：有参构造函数

class Stack
{
public:
	Stack(int capacity)
	{
	_a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
	assert(_a);
	_top = 0;
	_capacity = capacity;
	}
private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
	// 默认生成构造函数就可以用了
	void push(int x) {
	}
	int pop() {
	}
private:
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};
int main()
{
	MyQueue q;
	q.push(1);
	//Stack st;
	system("pasue");
	return 0;
}

程序报错！

因为我们在Stack类中提供了一个有参构造函数，这时Stack类中不再有默认构造函数，因此Myqueue的默认构造函数无法调用Stack的默认构造函数，编译不通过！

C++11还支持在声明的时候给自定义类型变量赋一个缺省值：

class MyQueue
{
private:
	int _size = 0;
	Stack _st1;
	Stack _st2;
};

总结：如果一个类中的成员全是自定义类型，我们就可以不写构造函数，就用默认生成的构造函数。如果有内置类型的成员，或者需要显示传参初始化，那么都要自己实现构造函数。

1.2：构造函数的分类

两种分类方式：

• 按参数分为： 有参构造和无参构造
• 按类型分为： 普通构造和拷贝构造

二：析构函数

2.1：概念

与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象的销毁，局部对象销毁工作由编译器完成。而对象在销毁时会自动调用析构函数，完成类的一些资源清理工作

2.2：特性

语法：~类名(){}

1. 析构函数，没有返回值也不写void

2. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~

3. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载

4. 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次

class Person
{
public:
	//构造函数
	Person(){
		cout << "Person的构造函数调用" << endl;
	}
	//析构函数
	~Person(){
		cout << "Person的析构函数调用" << endl;
	}
};
void test01(){
	Person p;
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

Person的构造函数调用
Person的析构函数调用
请按任意键继续. . .

如结果表示，在对象创建之前编译器自动调用了析构函数。

同样的，我们也可以自己提供析构函数来对类上的一些资源完成清理工作。

示例：

typedef int DataType;
class SeqList{
public:
	SeqList(int capacity = 10){
		_pData = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
		assert(_pData);
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	~SeqList(){
		if (_pData){
			free(_pData);
			_pData = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	int * _pData;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
int main(){
	SeqList Sq;
	system("pause");
	return 0;
}

如上述代码，在构造函数中在堆区开辟了空间，这时就需要我们自己提供析构函数来释放对应的空间。

注意：默认生成的析构函数，内置类型成员不做处理，自定义类型成员会去调用它的析构函数

三：拷贝构造函数

3.1：概念

在现实生活中我们会遇到两个小孩长得一摸一样，我们称其为双胞胎。

拷贝构造，顾名思义就是在创建对象的时候，创建一个与原对象一摸一样的新对象。

构造函数：参数列表只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用（一般用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。

如下列代码：

class Person {
public:
	//有参构造函数
	Person(int a) {
		age = a;
		cout << "有参构造函数!" << endl;
	}
	//拷贝构造函数
	Person(const Person& p) {      //<看这里，形参是对本类类型对象的引用
		age = p.age;
		cout << "拷贝构造函数!" << endl;
	}
	//析构函数
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
	}
public:
	int age;
};
void test01()
{
	Person p1(18);
	//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作
	Person p2(p1);  //Person p2 = Person(p1);
	cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

3.2：特性

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其有如下特征：

• 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
• 拷贝构造函数的参数只有一个，且必须使用引用传参，使用传值方式会引发无穷递归调用（因为传值传参也会调用拷贝构造函数）。
• 如果没有显示定义拷贝构造函数，系统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，这种通常称为浅拷贝，或者值拷贝。

浅拷贝：

• 指向一块空间，修改数据会相互影响。
• 这块空间析构时会释放两次，导致程序崩溃。

编译器生成的默认拷贝函数已经完成了字节序的值拷贝了，那我们还需要自己实现吗？我们看一段代码实例：

typedef int DataType;
class SeqList{
public:
	SeqList(int capacity = 10){
		_pData = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
		assert(_pData);
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	~SeqList(){
		if (_pData){
			free(_pData);
			_pData = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	int * _pData;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
int main(){
	SeqList Sq1;//调用默认构造函数初始化Sq1
	SeqList Sq2(Sq1);
	system("pause");
	return 0;
}

代码解释：编译器先调用默认构造函数初始化Sq1，然后用类对象Sq1初始化类对象Sq2，我们使用编译器提供的默认拷贝构造函数实现浅拷贝，这时程序就会出现问题了！

虽然语法编译能通过：

但是运行程序终究会是报错的！

我们注意到在初始化Sq1的时候我们在堆区开辟了地址，如果我们这时浅拷贝初始化Sq2，那么在调用析构函数的时候会造成对同一块空间重复释放，所以造成程序崩溃！

3.3：拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况：

1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象

class Person {
public:
	Person() {
		cout << "无参构造函数!" << endl;
		mAge = 0;
	}
	Person(int age) {
		cout << "有参构造函数!" << endl;
		mAge = age;
	}
	Person(const Person& p) {
		cout << "拷贝构造函数!" << endl;
		mAge = p.mAge;
	}
	//析构函数在释放内存之前调用
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
	}
public:
	int mAge;
};
//1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
	Person man(100); //p对象已经创建完毕
	Person newman(man); //调用拷贝构造函数
}
int main() {
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

2. 值传递的方式给函数参数传值

//这里代码都旨在说明目的，代码不全！
void doWork(Person p1) {//相当于Person p1 = p;
	//
}
void test02() {
	Person p; //无参构造函数
	doWork(p);
}

3. 以值方式返回局部对象

//这里代码都旨在说明目的，代码不全！
Person doWork2(){
	Person p1;
	cout << (int *)&p1 << endl;
	return p1;
}
void test03(){
	Person p = doWork2();
	cout << (int *)&p << endl;
}
int main() {
	test03();
	system("pause");
	return 0;
}

这里可以看作Person p = p1；也相当于调用拷贝构造函数。

3.4：构造函数调用规则

默认情况下，c++编译器至少给一个类添加3个函数：

• 默认构造函数(无参，函数体为空)
• 默认析构函数(无参，函数体为空)
• 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

构造函数调用规则如下：

• 如果用户定义有参构造函数，c++不在提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造。
• 如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供其他构造函数。

到此这篇关于C++类与对象深入之构造函数与析构函数详解的文章就介绍到这了,更多相关C++类与对象内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！