【C++】类和对象（中）之构造函数与析构函数

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前言

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

前言

我们继续学习类和对象，今天主要讲解构造函数与析构函数，他们属于类的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。

我会在接下来的文章中详细讲解这6个默认函数。

欢迎大家📂收藏📂以便未来做题时可以快速找到思路，巧妙的方法可以事半功倍。

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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。

注意：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();
}

请大家仔细阅读上面的代码，尤其是尾部做出的提示。

即通过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（不用加括号）。

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。

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()
{
	// 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;
	return 0;
}

6.默认生成的构造函数不会对内置类型成员做处理（仍为随机值），而会对自定义类型调用他的默认构造函数。

比如：

class Time
{
public:
	Time()//自定义类型Time的默认构造
	{
		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)   Dtae的默认构造函数不对其处理
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	// 自定义类型   调用Time的默认构造函数
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

C++11中针对内置类型成员不初始化的缺陷，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。

比如：

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)  给默认值
	int _year = 1970;
	int _month = 1;	//但注意这里属于声明，没开空间
	int _day = 1;			//不是定义，只是给定缺省值
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

总结一下第六点：

（1）一般情况下，我们都需要自己实现构造函数。

（2）成员都是自定义类型，或声明时给了缺省值，可以考虑让编译器自己生成构造函数。

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。

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（这三个不能同时存在），都可以认为是默认构造函数。

换个说法：可以不传参数就调用的构造函数都为默认构造函数。

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。

你可以将构造函数理解为Init，析构函数理解为Destroy。

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。

比如：

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 3)
	{
		_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()//注意 对象成员变量空间的开辟和销毁是由系统完成的（函数栈帧）
	{		//不是由构造和析构完成的
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}//与Destroy的功能很相似吧
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
};
void TestStack()
{
	Stack s;
	s.Push(1);
	s.Push(2);
}

注意：成员变量空间的开辟和销毁是由系统完成的（函数栈帧），不是由构造和析构完成的。

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。

⚽️看到上面这句话，你有没有发现，析构和构造的行为是很类似的⚽️

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;
}

我们来分析下上面的程序

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。