【C++】- 类和对象(构造函数！析构函数！拷贝构造函数！详解）

类的6个默认成员函数

上一篇详细介绍了类。如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。

那么空类中真的什么都没有吗？

并不是，当类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数：

• 默认构造函数：如果一个类没有定义任何构造函数，编译器会自动生成一个默认构造函数。默认构造函数不带参数，用来初始化对象的非静态成员变量。
• 拷贝构造函数：拷贝构造函数用于按值传递参数或以值返回对象时调用，也可以用于复制一个对象到另一个对象。默认的拷贝构造函数将每个成员变量从另一个对象复制到新对象中。
• 赋值运算符：赋值运算符用于将一个对象的值赋给另一个对象。默认的赋值运算符将每个成员变量从另一个对象复制到当前对象中。
• 移动构造函数：移动构造函数用于转移对象内存资源的所有权。当使用右值引用时，可以调用移动构造函数。
• 移动赋值运算符：移动赋值运算符用于将对象内存资源的所有权转移给另一个对象。当使用右值引用时，可以调用移动赋值运算符。
• 析构函数：析构函数用于在对象被销毁时进行清理工作，如释放动态分配的内存。默认的析构函数不做任何操作

构造函数

在面向对象的编程语言中，构造函数是一种特殊的成员函数，用于创建和初始化对象。构造函数在对象创建时自动调用，并且在对象整个生命周期内只调用一次。负责为对象分配内存并对成员变量进行初始化。

构造函数是一个与类同名的特殊成员函数，没有返回类型，并在对象创建时自动调用。它的作用是初始化对象的数据成员，为对象分配内存空间，并执行其他必要的初始化操作。

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。

每个类都至少有一个构造函数，如果没有显式定义，编译器会自动生成默认构造函数。

看下面一段代码：

#include 
using namespace std;

// 定义一个简单的Person类
class Person {
private:
    string name;
    int age;

public:
    // 默认构造函数
    Person() {
        name = "Unknown";
        age = 0;
        cout << "Default constructor called" << endl;
    }

    // 带参数的构造函数
    Person(string n, int a) {
        name = n;
        age = a;
        cout << "Parameterized constructor called" << endl;
    }

    // 打印信息的成员函数
    void printInfo() {
        cout << "Name: " << name << endl;
        cout << "Age: " << age << endl;
    }
};

int main() {
    // 创建对象并调用默认构造函数
    Person p1;   // 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
    p1.printInfo();
    
    // 创建对象并调用带参数的构造函数
    Person p2("Alice", 25);
    p2.printInfo();

    return 0;
}

在上述示例代码中，我们定义了一个名为Person的类，该类具有两个构造函数：默认构造函数和带参数的构造函数。默认构造函数在对象创建时自动调用，对name和age进行默认初始化，并输出一条相关信息。带参数的构造函数接受两个参数（姓名和年龄），并将其赋值给相应的成员变量，同样输出一条相关信息

所以上面代码的运行结果是：

Default constructor called
Name: Unknown
Age: 0
Parameterized constructor called
Name: Alice
Age: 25

在这里对编译器生成的默认构造函数作说明：

析构函数

在面向对象的编程中，析构函数是一种特殊类型的函数，用于在对象生命周期结束时执行清理和释放资源的操作。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。

析构函数的作用：

• 释放资源：析构函数常用于释放对象在生命周期中申请的动态内存、关闭文件或网络连接等资源。
• 清理操作：析构函数可用于执行对象销毁前需要进行的清理操作。

析构函数的命名和特点：

1. 析构函数与类名相同，前面加上一个波浪号 ~ 作为标识符。
2. 析构函数无返回类型，无参数（或者带有默认参数），无返回值类型，且只能有一个析构函数。
3. 析构函数不能被继承，因此不能被声明为虚函数。
4. 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

析构函数的调用时机：

• 当对象的生命周期结束时，即对象超出其作用域。
• 当对象被显式删除（delete）或销毁（destroy）时。
• 当对象是动态分配的，且所在的内存被释放时。

看下面一段代码

class MyClass {
private:
    int* ptr;

public:
    MyClass() {
        ptr = new int;
        *ptr = 0;
    }

    ~MyClass() {
        delete ptr;
        cout << "Destructor called" << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    // ...
    return 0;
}

在上述示例代码中，MyClass类的析构函数负责释放动态分配的内存，它会在对象生命周期结束时自动被调用。

1.析构函数应该遵循“先进后出”的原则。即，如果在构造函数中有动态分配的资源，那么在析构函数中应该按相反的顺序释放这些资源。
2.析构函数不应该抛出异常，因为在析构函数中抛出异常会导致程序崩溃。
3.在继承关系中，基类的析构函数应该声明为虚函数，以确保派生类对象能够正确地释放资源。

拷贝构造函数

拷贝构造函数是一个特殊的构造函数，用于创建一个对象并将其初始化为同类对象的副本。当对象被作为参数传递给函数或者通过赋值操作符进行对象之间的赋值时，拷贝构造函数被自动调用。

它通常采用引用方式传递对象参数，并且参数必须是const类型，以避免修改原始对象的值。

拷贝构造函数的语法如下：

ClassName(const ClassName& obj);

拷贝构造函数经常的使用场景:

1. 对象作为函数参数传递：当对象作为函数参数传递时，拷贝构造函数会被调用来创建一个新对象，并将原始对象的值复制到新对象中。这样可以确保函数内部对对象的修改不会影响到原始对象。
2. 对象作为函数返回值：当函数返回一个对象时，拷贝构造函数用于创建返回值的副本。这样可以避免在函数返回后原始对象被修改导致错误的结果。
3. 对象之间的赋值操作：当将一个对象赋值给另一个对象时，拷贝构造函数会被调用来创建一个副本。这样可以确保新对象独立于原始对象，修改新对象不会影响到原始对象

对于拷贝构造函数参数问题需要特别注意一下，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。

在C++中，拷贝构造函数用于创建一个新对象，并将其初始化为与另一个同类型对象相同的值。通常情况下，拷贝构造函数的参数是一个常量引用然而，如果拷贝构造函数的参数是按值传递，那么每次调用拷贝构造函数时，会创建一个新的对象，同时也会调用拷贝构造函数来初始化该新对象。这就导致了无限递归的问题，因为每个拷贝构造函数的调用都会再次调用拷贝构造函数，形成一个无限循环。

例如：

class MyClass {
public:
    MyClass(MyClass obj) {  // 拷贝构造函数参数按值传递
        // ...
    }
};

当我们创建一个MyClass对象时，会调用拷贝构造函数来初始化该对象。但是，由于参数是按值传递的，这会导致调用拷贝构造函数来创建参数对象，而创建参数对象又会调用拷贝构造函数，如此无限循环下去。

为了避免这个问题，应该使用常量引用作为拷贝构造函数的参数，如下所示：

class MyClass {
public:
    MyClass(const MyClass& obj) {  // 拷贝构造函数参数按常量引用传递
        // ...
    }
};

这样做可以避免无限递归引用，并且只是将对象的引用传递给拷贝构造函数，而不是创建新的对象。

如果没有显示定义拷贝构造函数，编译器会在以下情况下自动生成默认的拷贝构造函数：

1. 如果类没有显式定义任何拷贝构造函数，并且没有提供移动构造函数、移动赋值运算符或析构函数，编译器将自动生成默认的拷贝构造函数。

2. 默认的拷贝构造函数会按照逐个成员的方式进行拷贝，即将源对象的每个成员变量复制到目标对象。

3. 默认的拷贝构造函数生成的代码可能不适合某些特定情况，比如涉及到指针、资源管理或动态内存分配的类。在这些情况下，可能需要显式定义拷贝构造函数来确保正确的行为。

需要注意的是，默认的拷贝构造函数只会进行浅拷贝.，即简单地复制成员变量的值。如果类中包含指针或资源管理的成员，这样的浅拷贝可能会导致问题，因为两个对象将共享同一个指针或资源。

为了避免这种问题，通常需要显式定义拷贝构造函数，并在其中执行深度拷贝操作，即复制指针所指向的内容，而不仅仅是复制指针本身。这样可以确保每个对象都有自己独立的资源副本，而不会相互干扰。

在拷贝构造函数中，如果成员变量包含指针或动态分配的内存，我们应该采用深拷贝，确保每个对象都有自己的独立内存空间。

深拷贝是指在计算机程序中，将一个对象复制到另一个对象时，在新的对象中创建一个完全独立的拷贝，两个对象之间没有任何的引用关系，即对其中一个对象进行修改，不会影响到另一个对象。

深拷贝通常需要递归地复制对象的所有属性，包括嵌套的对象和指针所指向的对象等。如果对象的属性中仍然包含指针或者引用类型的数据，也需要进行深拷贝。

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。