【C++】：类和对象（中）之类的默认成员函数——构造函数and析构函数

news2024/11/7 9:39:07

在这里插入图片描述

1.类的6个默认成员函数

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 {};

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由于编译器的优化 我们未给_a赋值 这里是不会报错的
这里还需要强调一个点就是成员函数的地址不在对象中
成员变量存放在对象中

2. 构造函数

我们先来看两道经典的面试题
在这里插入图片描述
这道题首先排除A 因为nullptr属于运行错误 我们编译器在编译的时候只负责检查语法错误 nullptr语法是没错误的
这道题是正常运行的 但是为什么呢?
这是因为成员函数的地址不在对象中
成员变量存放在对象中
第二题
在这里插入图片描述
这里选择B运行崩溃
因为我们这里涉及到一个this指针的知识
this指针为nullptr 所以nullptr指向_a就会报错

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？
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：

  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
 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;
     }
  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
      // 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
      // warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
      Date d3();
 }
  1. 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
    代码演示和注释如下
class date
{
public:
	// 够成函数重载，但是无参调用存在歧义，不能同时存在
	/*date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}*/

	date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//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;
};

// date f(); 函数声明
int main()
{
	date d1;
	d1.print();

	date d2(2023, 10, 19);
	d2.print();

	date d3(2023, 10);
	d3.print();

	return 0;
}

在这里插入图片描述
6. 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
大家可曾记得我前面的LeetCode刷题里面讲过一道题就是两个栈实现一个队列吗 我们构造函数现在就要用这道题来进行验证

class Date
{
public:
	// 够成函数重载，但是无参调用存在歧义，不能同时存在
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

	// 默认生成的构造函数，啥事都干？
	// 处理自定义（会去调用这个成员的默认构造函数）
	// 内置类型不确定(看编译器)，建议当成不处理
private:
	// C++11支持，声明时给缺省值
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};

class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;

		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
		}

		_capacity = capacity;
		_top = 0;
	}

private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _top;
};

// 两个栈实现一个队列
class MyQueue
{
private:
	Stack _pushst;
	Stack _popst;
	int _size = 1;
};

int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();

	Stack st1;

	MyQueue mq;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
那如果我将栈的初始化那部分注释掉了会发生什么呢？
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注释掉了编译器不会默认去调用构造函数进行打印的 希望大家能够理解
这里再给大家强调一下 看图片解释
在这里插入图片描述
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 Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	// C++11支持，声明时给缺省值
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};

// 1、我们不写编译默认生成那个构造函数，叫默认构造
// 2、无参构造函数也可以叫默认构造
// 3、全缺省也可以叫默认构造
// 可以不传参数就调用构造，都可以叫默认构造
// 这三个函数不能同时存在，只能存在一个

int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();

	return 0;
}
  1. 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？
void Test()
{
 Date d1;

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：

  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
class Date
{
public:
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

	~Date()
	{
		// Date严格来说，不需要写析构函数
		cout << "~Date()" << endl;
	}
private:
	// C++11支持，声明时给缺省值
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};
  1. 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 Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;

		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败!!!");
		}

		_capacity = capacity;
		_top = 0;
	}

	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;

		free(_a);
		_capacity = _top = 0;
		_a = nullptr;
	}

private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _top;
};

class MyQueue
{
	// 默认生成析构函数，行为跟构造类似
	// 内置类型成员不做处理
	// 自定义类型成员会去调用他的析构
private:
	Stack _pushst;
	Stack _popst;
	int _size = 1;
};
int main()
{
	//Date d1;
	//Stack st1;
	MyQueue mq;

	return 0;
}

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

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