C++类与对象，构造函数，析构函数，拷贝构造函数
C++类与对象，构造函数，析构函数，拷贝构造函数
- 1. 类的6个默认成员对象
- 2. 构造函数
-
- 2.1 概念
- 2.2 特性
- 3. 析构函数
-
- 3.1 概念
- 3.2 特性
- 4. 拷贝构造函数
-
- 4.1 概念
- 4.2 特性
所属专栏：C“嘎嘎" 系统学习❤️
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1. 类的6个默认成员对象
- 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 { };
2. 构造函数
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？ -
于是我们就有了构造函数，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
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：
- 函数名与类名相同。
- 无返回值。
- 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
- 构造函数
可以重载。
class Date
{
public:
//构造函数：
//1.函数名和类名相同
//2.无返回类型
//3.自动调用
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
//4.支持重载
Date(double year, double month, double 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(2023, 10, 24);
d1.Print();
Date d2(2022.0,10.0, 24.0);
d2.Print();
return 0;
}
- 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:
/*
// 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成
// 就是一句话，有你没我，有我没你
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()
{
// 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
// 将Date类中构造函数放开，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
Date d1;
//注意：这里无参构造不能写成Date d1（）这个括号不能有
//因为会与函数声明混淆。
return 0;
}
- 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。也就是说成员类型是自定义的类型，会调用自定义类型的构函数。
- 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，就有点类似于我们之前的缺省参数。
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 = 1970;
int _month = 1;
int _day = 1;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
return 0;
}
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？
int main()
{
Date d1;
return 0;
}
答案是不能，因为这里当我们没有传任何参数的时候，不知道是该调用哪一个。
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：
- 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
- 无参数无返回值类型。
- 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 - 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()
{
cout << "构造函数调用" << endl;
_year = 1900;
_month = 1;
_day = 1;
}
//1. 析构函数名与类名相同，但是前面要加上~
//2. 无参数无返回类型
//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
~Date()
{
cout << "析构函数调用" << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
int main()
{
Date d1;
return 0;
}
接下来我们看一下这段代码：
class Date
{
public:
Date()
{
cout << "构造函数调用" << endl;
_a = 1;
_b = (int*)malloc(sizeof(int));
}
~Date()
{
cout << "析构函数调用" << endl;
free(_b);//释放malloc出来的空间
_b = nullptr;
}
private:
int _a;
int* _b;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
int main()
{
Date d1;
return 0;
}
- 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 = 2023;
int _month = 10;
int _day = 24;
// 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
- 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
4. 拷贝构造函数
4.1 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。
4.2 特性
拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：
- 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(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// Date(const Date& d) // 正确写法
Date(const Date& d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(d1);
return 0;
}
- 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;
_second = 1;
}
Time(const Time& t)
{
_hour = t._hour;
_minute = t._minute;
_second = t._second;
cout << "Time::Time(const 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 d1;
// 用已经存在的d1拷贝构造d2，此处会调用Date类的拷贝构造函数
// 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数，则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构造函数
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。
- 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 Date
{
public:
Date()
{
cout << "构造函数调用" << endl;
_b = 1;
_a = (int*)malloc(sizeof(int));
}
~Date()
{
cout << "析构函数调用" << endl;
free(_a);
_a = nullptr;
}
private:
int _b;
int* _a;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
int main()
{
Date d1;
return 0;
}
这里我们类成员变成了指针，我们构造的时候在堆区开辟了一块空间，这个时候我们在进行拷贝，而我们又没有自行写一个拷贝构造函数，这个时候会自动调用默认拷贝构造，而默认拷贝构造是值拷贝，也就是浅拷贝：
//这个就是编译器默认的拷贝构造
Date (const Data& d)
{
_d = d;
}
但是这个时候就出现问题了，就是在析构函数释放空间的时候。
所以这个时候我们就要手动的写一个拷贝构造函数。
class Date
{
public:
Date()
{
cout << "构造函数调用" << endl;
_b = 1;
_a = (int*)malloc(sizeof(int));
}
Date(const Date& d)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int));
*_a = *(d._a);
_b = d._b;
}
~Date()
{
cout << "析构函数调用" << endl;
free(_a);
_a = nullptr;
}
private:
int _b;
int* _a;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
int main()
{
Date d1;
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。
- 拷贝构造函数典型调用场景：
1.使用已存在对象创建新对象
2.函数参数类型为类类型对象
3.函数返回值类型为类类型对象
注：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，就是避免多次拷贝构造，既费时又费空间。