C++面向对象程序设计

C++面向对象程序设计 - 构造函数

news2024/10/6 8:23:36

C++提供了构造函数来处理对象的初始化，构造函数是一种特殊的成员函数，与其他成员函数不同，它不需要用户来调用，而是在建立对象时自动执行。构造函数名称必须与类同名，而不能由用户任意命名，以便编译系统能识别它把它作为构造函数处理。它不具体任何类型，也不返回任何值。构造函数的功能由用户定义，可根据初始化的要求设计函数体和函数参数。而且如果用户未定义构造函数，C++系统会自动生成一个构造函数，只是这个构造函数体是空的。

一、默认构造函数

用户未定义构造函数系统会自动生成一个构造函数，这个构造函数的函数体是空的，也没有参数，不执行初始化操作。代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student{
	private:
		int age;
		string name;
		string sex;
	public:
		void display(){
			cout <<"name:" <<name <<", age:" <<age <<", sex:" <<sex <<endl;
		}
};

int main(){
	Student s;
	s.display();
	return 0;
}

执行效果如下：

二、自定义构造函数

构造函数没有返回值，也不需要在定义构造函数时声明类型。构造函数是在建立对象时由系统自动执行的，而且只执行一次。这里创建一个无参构造函数，代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student{
	private:
		int age;
		string name;
		string sex;
	public:	
		Student(){
			age = 0;
			name = "test";
			sex = "male";
		}
		void display(){
			cout <<"name:" <<name <<", age:" <<age <<", sex:" <<sex <<endl;
		}
};

int main(){
	Student s;
	s.display();
	return 0;
}

此时参数已在构造函数中初始化，执行效果如下：

三、构造函数的重载

在一个类中可以定义多个构造函数，以便对类对象提供不同的初始化的方法供用户选择。这些构造函数名称相同，而参数的个数或参数类型不同，这称为构造函数的重载。代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student{
	private:
		int age;
		string name;
		string sex;
	public:	
		// 不带参数构造函数
		Student(){
			age = 0;
			name = "test";
			sex = "male";
		}
		// 带参的构造函数
		Student(int a, string n, string s){
			age = a;
			name = n;
			sex = s;
		}
		void display(){
			cout <<"name:" <<name <<", age:" <<age <<", sex:" <<sex <<endl;
		}
};

int main(){
	Student s, s2(10, "jack", "male");
	s.display();
	s2.display();
	return 0;
}

运行结果如下：

四、参数初始化表

C++提供了一种特殊的初始化数据成员方法（参数初始化表来实现对数据成员的初始化），这种方法不在函数体内实现数据的初始化，而在函数首部实现。代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student{
	private:
		int age;
		string name;
		string sex;
	public:	
		// 不带参数构造函数
		Student(){
			age = 0;
			name = "test";
			sex = "male";
		}
		// 带参的构造函数，并且使用参数初始化表对数据成员的初始化
		Student(int a, string n, string s) : age(a), name(n), sex(s){}
		
		void display(){
			cout <<"name:" <<name <<", age:" <<age <<", sex:" <<sex <<endl;
		}
};

int main(){
	Student s, s2(10, "jack", "male");
	s.display();
	s2.display();
	return 0;
}

这种写法方便、简练，尤其当需要初始化的数据成员较多时更显其优势。运行结果如下：

五、类体外定义构造函数

除在类内定义构造函数，也可以在类外定义构造函数，要类名加上两个冒号“::”域限定符来实现。代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student{
	private:
		int age;
		string name;
		string sex;
	public:	
		// 声明不带参数构造函数
		Student();
		// 带参的构造函数，并且使用参数初始化表对数据成员的初始化
		Student(int, string, string);
		
		void display(){
			cout <<"name:" <<name <<", age:" <<age <<", sex:" <<sex <<endl;
		}
};

int main(){
	Student s, s2(10, "jack", "male");
	s.display();
	s2.display();
	return 0;
}

// 类体外定义无参构造函数
Student::Student(){
		age = 0;
		name = "test";
		sex = "male";
}
// 在类体外定义带参构造函数
Student::Student(int a, string n, string s) : age(a), name(n), sex(s){}

运行结果如下：

六、构造函数添加默认参数

在成员函数中可以使用有默认的参数，构造函数也可以使用包含默认参数的构造函数。代码如下：

Student::Student(int a = 15, string n = "Tom", string s = "female") : age(a), name(n), sex(s){}

如果构造函数全部参数都指定了默认值，则在定义对象时可以给一个或几个实参，也可以不给出实参；但应该执行哪一个构造函数，会出现歧义，系统无法识别编译时会报错（[Error] no matching function for call to 'Student::Student()'）。这块操作对程序员来说，开发难度会加大，所以不建议使用。

七、析构函数

析构函数是C++中的一个特殊的成员函数，它的作用与构造函数相反，它的名字是类名前面加一个“~”符号。在以C++中“~”是位取反运算符，所它是与构造函数作用相反的函数。当对象的生命期结束时，会自动执行析构函数。在以下几种情况会执行析构函数：

在一个函数中定义一个对象，当这个函数被调用结束时，对象应该释放，在对象释放前自动执行析构函数。
static局部对象在函数调用结束时对象并不释放，因此也不调用析构函数，只在main函数结束或调用exit函数结束程序时，才调用static局部对象的析构函数。
定义了一个全局对象，则在程序的流程离开其作用域时，调用该全局对象的析构函数。
如果用new运算符动态地建立一个对象，当用delete运算符释放该对象时，先调用该对象的析构函数。

以上几种方法演示代码如下：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Student{
	private:
		int age;
		string name;
		string sex;
	public:	
		// 声明不带参数构造函数
		Student();
		// 带参的构造函数，并且使用参数初始化表对数据成员的初始化
		Student(int, string, string);
		// 定义析构函数
		~Student(){
			cout <<"Destructor called:" <<name <<endl;
		}
		
		void display(){
			cout <<"name:" <<name <<", age:" <<age <<", sex:" <<sex <<endl;
		}
};

// 对象在函数内执行
void show_student(){
	Student t1(15, "Lily", "femail");
	t1.display();
}

int main(){
    // 在函数中定义一个对象执行后，执行析构函数
	show_student();
    // 当对象定义全局（如main函数结束），执行析构函数
	Student s;
	s.display();
	// 当static局部对象在main函数结束后，执行析构函数
	static Student s2(10, "jack", "male");
	s2.display();
	// 当用new运算符动态地建立一个对象
	Student *p = new Student(12, "John", "male");
	p->display();
	return 0;
}

// 类体外定义无参构造函数
Student::Student(){
	age = 0;
	name = "test";
	sex = "male";
}
// 在类体外定义带参构造函数
Student::Student(int a = 15, string n = "Tom", string s = "female") : age(a), name(n), sex(s){}

执行后支行结果：

可以看出，首先show_student()函数执行完后，其内部t1对象已结束并执行析构函数；然后定义全局对象和static局部对象，在main函数执行结束后，也相继执行析构函数；但是始终未见用new运算符动态建立的对象执行析构函数，这是因为没用delete运算符释放对象，现在咱们加再运行看下结果，代码如下：

Student *p = new Student(12, "John", "male");
p->display();
delete p;

运行结果如下：

此时用new建立的对象也执行了析构函数，从这也可以看出，John在test、jack之前执行析构函数，恰好说明了定义在全局对象和static局部对象是在main函数执行结束后，执行的析构函数。

c++构造函数与其他开发语言相比，不仅有很多相似之处，也有独特之处。相似之处有其命名中与类同名且无返回类型，自动调用与初始化，可重载性等外，还可以在类体外定义构造函数，参数初始化表，析构函数等。

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