《C++探幽：构造函数、析构函数、拷贝构造函数详解》

《C++探幽：构造函数、析构函数详解》

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每日一言:“**存在是一场无尽的对话，我们既是提问者，也是答案。”

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一、构造函数（Constructor function）

在C++中，构造函数是一种特殊的成员函数，用于在创建对象时初始化对象的状态。它与类同名，没有返回值（包括void）。构造函数在对象生命周期的开始阶段被调用，确保对象在使用之前处于一个有效的状态。

1.构造函数的特点

1. 函数名与类名相同。
2. 无返回值（不需要不能写void）。
3. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。
4. 构造函数可以重载
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会生成。
6. 无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认⽣成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有⼀个存在，不能同时存在。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调用时会存在歧义。

2.基本语法

class ClassName {
public:
    ClassName();  // 默认构造函数
    ClassName(int param);  // 带参数的构造函数
};

• 默认构造函数：没有参数的构造函数
• 带参数的构造函数：用于初始化对象的成员变量。

3.初始化列表

• 初始化列表用于在构造函数中初始化成员变量，尤其是那些没有默认构造函数的成员变量（如常量成员、引用成员等）。

• 语法：

• class MyClass {
  public:
      int a;
      const int b;
      MyClass(int x, int y) : a(x), b(y) { }  // 初始化列表
  };
  

• 初始化列表的顺序是按照成员变量在类声明中的顺序，而不是初始化列表中写的顺序。因此，初始化列表的顺序最好与成员变量声明的顺序一致，以避免混淆。

4.构造函数重载

• 类可以定义多个构造函数，只要其参数列表不同（参数类型、参数个数或参数顺序不同）。

• 示例：

• class MyClass {
  public:
      MyClass() { }  // 默认构造函数
      MyClass(int a) { }  // 带一个参数的构造函数
      MyClass(int a, int b) { }  // 带两个参数的构造函数
  };
  

5.拷贝构造函数

• 拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，编译器会自动生成一个默认的拷贝构造函数，他会逐成员复制对象的内容。

• 注意：如果类中包含指针或动态分配的资源，需要自定义拷贝构造函数以避免浅拷贝的问题（多个对象共享同一资源）。

• 示例：

• class MyClass {
  public:
      MyClass(const MyClass& other) {
          data = new int[10];
          std::copy(other.data, other.data + 10, data);
      }
  private:
      int* data;
  };
  

6.构造函数的可访问性

• 构造函数可以是public、protected或private。
• 如果构造函数是private，则无法直接通过new或对象声明来创建对象，通常用于实现单例模式或限制对象的创建方式。

二、析构函数（Destructor）

1.析构函数的特点

1. 析构函数名是在类名前加上字符~。
2. 无参数无返回值 （这里跟构造类似，也不需要加void）
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。
4. 对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数。
5. 跟构造函数类似，编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理，自定类型成员会调用他的析构函数。
6. 还需要注意的是我们显示写析构函数，对于自定义类型成员也会调用他的析构，也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用析构函数。
7. 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。如果默认生成的析构就可以用，也就不需要显示写析构。但是有资源申请时，一定要自己写析构，否则会造成资源泄漏。
8. 一个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。

2.析构函数的用法

• class MyClass {
  public:
      ~MyClass() {  // 析构函数
          // 清理资源的代码
      }
  };
  

• 析构函数可以被自动调用，也可以显式调用（但不推荐显式调用）。

3.析构函数的调用时机

• 对象生命周期结束时：
  • 对于局部对象（栈对象），当函数返回时，析构函数会被调用。
  • 对于动态分配的对象（堆对象），当使用delete时，析构函数会被调用。
  • 对于全局对象，程序结束时，析构函数会被调用。
  • 对于类的成员对象，当包含它的对象被析构时，成员对象的析构函数也会被调用。

4.默认析构函数

• 如果用户没有定义析构函数，编译器会自动生成一个默认析构函数。
• 默认析构函数是无操作的（即什么也不做），但它会递归地调用基类和成员对象的析构函数。

5.注意细节

• 资源释放

  • 析构函数的主要职责是释放对象占用的资源，如动态分配的内存、文件句柄、网络连接等。
  • 如果类中没有动态资源，析构函数可以是空的，但仍然建议显式定义，以提高代码的可读性。

• 避免资源泄漏

  • 在析构函数中，确保释放所有动态分配的资源，避免内存泄漏。

  • 如果类中包含指针成员变量，需要在析构函数中使用delete或delete[]释放内存。

  • class MyClass {
    public:
        ~MyClass() {
            delete[] data;  // 释放动态分配的内存
        }
    private:
        int* data;
    };
    

• 避免多次释放

  • 如果对象被多次析构（例如，同一个指针被多次delete），可能会导致程序崩溃。

  • 确保析构函数只被调用一次，或者在析构函数中将指针置为nullptr，以避免多次释放。

  • ~MyClass() {
        delete[] data;
        data = nullptr;  // 防止多次释放
    }
    

• 禁止对象拷贝

  • 如果类不需要拷贝操作，可以通过将拷贝构造函数和拷贝赋值运算符声明为private，并定义一个空的析构函数。

  • 这样可以防止类对象被拷贝，同时确保析构函数的正确性。

  • class NonCopyable {
    public:
        NonCopyable() { }
        ~NonCopyable() { }
    private:
        NonCopyable(const NonCopyable&);
        NonCopyable& operator=(const NonCopyable&);
    };
    

• 析构函数的顺序

  • 对象的析构顺序与构造顺序相反：
    • 成员变量按照声明的顺序被析构。
    • 基类的析构函数在派生类的析构函数之后被调用。

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如有错误，恳请指正。