C++类与对象 - 2(构造函数和析构函数)(超详细)

构造函数和析构函数 - 超详细讲解

  • 1. 构造函数
    • 1.1 概念
    • 1.2特性
  • 2. 析构函数
    • 2.1 概念
    • 2.2特性

1. 构造函数

1.1 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。

1.2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。
(如果有老铁不太清楚重载,可以点这->C++函数重载)

示例:

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;
    }
    
    // 3.带缺省值的构造函数
    Date(int year=2023, int month=1, int day=1)
    {
        _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
    Date d3();
}

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。

示例:

5.1 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,并且会给对象赋随机值(不同编译器可能赋值方式不同,有的编译器会初始化为0)

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)
    {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
    }*/
    
    void Print()
    {
        cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main()
{
    Date d;
    d.Print();
	return 0;
}

C++类与对象 - 2(构造函数和析构函数)(超详细)_第1张图片


5.2 将Date类中构造函数放开,由于显示定义的构造函数是带了形参的,所以代码编译失败,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。

class Date
{
public:
    void Print()
    {
        cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
    }
    // 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)
    {
    _year = year;
    _month = month;
    _day = day;
    }
    
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main()
{
    Date d;//此时这里会报错
    d.Print();
	return 0;
}

C++类与对象 - 2(构造函数和析构函数)(超详细)_第2张图片


6. 关于编译器生成的默认成员函数,很多老铁会有疑惑: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()
    {
        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;
}

C++类与对象 - 2(构造函数和析构函数)(超详细)_第3张图片
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()
	{
		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)【内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值】
	int _year = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	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。

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;
}

C++类与对象 - 2(构造函数和析构函数)(超详细)_第4张图片

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。

2. 析构函数

2.1 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。

2.2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。


typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		cout << "Stack()" << endl;
		_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()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;
		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);
}
int main()
{
	TestStack();
}

C++类与对象 - 2(构造函数和析构函数)(超详细)_第5张图片


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。

(本章完)

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