C++：构造函数、析构函数、拷贝构造函数

news2024/12/23 9:15:15

hello，各位小伙伴，本篇文章跟大家一起学习《C++：构造函数、析构函数、拷贝构造函数》，感谢大家对我上一篇的支持，如有什么问题，还请多多指教 ！
如果本篇文章对你有帮助，还请各位点点赞！！！
在这里插入图片描述
话不多说，开始进入正题

1. 构造函数

我们先来看下面这个类：

class Date
{
public:
	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(1,1,1);
	d1.Print();
	return 0;
}

Date类的成员函数有一个Init()函数，用来初始化日期，但是我们需要显示调用这个函数，才能初始化我们实例化的对象d1，大家在下代码的时候是否会经常出现忘记初始化，如：在写栈的时候…等等，那么C++祖师爷 - 本贾尼也是否会忘记初始化呢？

没错，为了解决这个问题，祖师爷就弄了一个特殊的成员函数 -> 构造函数

构造函数特性

要注意：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。

构造函数：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。

其特征如下：

  1. 函数名与类名相同。
  2. 无返回值。 （连void都不需要写）
  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。

干说难懂，看代码：

class Date
{
public:
	// 名字与类名相同
	Date()// 无参的函数构造
	{}

	Date(int year,int month,int day)// 带参的构造函数
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	// 调用方式：
	Date d1;// 无参调用
	d1.Print();
	
	Date d2(2024,4,9);// 带参调用
	d2.Print();
	return 0;
}

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。

我们也可以写一个缺省构造函数，如：

class Date
{
public:
	// 全缺省构造函数
	Date(int year = 1,int month = 1,int day = 1)
	{
		_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.Print();
	return 0;
}

但是要注意：

class Date
{
public:
	// 无参构造函数
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	// 全缺省构造函数
	Date(int year = 1,int month = 1,int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

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

int main()
{
	// 这么调用编译器会发生歧义
	Date d1;
	d1.Print();

	return 0;
}

无参构造函数和全缺省构造函数构成函数重载，但是Date d1;这么写的时候编译器会报错，不知道该调用哪一个构造函数，一定要注意。

错误 C2668 “Date::Date”: 对重载函数的调用不明确

构造函数第5个特征：

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()
 {
 	Date d1;
 	return 0;
 }

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

关于编译器生成的默认成员函数，很多小伙伴们会有疑惑：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(VS2020编译器)。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。
内置类型没有规定要处理(可处理，可不处理，看编译器)

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)
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

可以看到编译器调用了Time()函数，但是不是觉得很奇怪，对内置类型没有规定要处理(可处理，可不处理，看编译器)，只对自定义类型进行处理，但是自定义类型的尽头是内置类型，所以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
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

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。

2. 析构函数

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。

析构函数的特性

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。(不需要写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。
    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。

对于上面用例Date类，需不需要用显示写析构函数呢？
换一种问法，Date类中有没有资源需要清理呢？没有，所以不需要。

如下述代码就需要：

typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	
	Stack(const Stack& st1)
	{
		_capacity = st1._capacity;
		_top = st1._top;
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType)*st1._capacity);
		memmove(_a, st1._a, sizeof(STDataType) * st1._top);
	}

	bool Empty()
	{
		return _top == 0;
	}

	int Size()
	{
		return _a[_top];
	}

	Stack()
	{
		_a = NULL;
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}

	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = NULL;
		_top = _capacity = 0;
	}

	void Push(STDataType data)
	{
		if (_top == _capacity)//空间满了
		{
			int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;
			STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity * sizeof(STDataType));
			assert(tmp);
			_a = tmp;
			_capacity = newcapacity;
		}
		_a[_top] = data;
		_top++;
	}

	void Pop()
	{
		assert(!Empty());
		_top--;
	}

	STDataType Top()
	{
		assert(!Empty());

		return _a[_top - 1];
	}
private:
	int _capacity;
	STDataType* _a;
	int _top;
};

int main()
{
	Stack s1;
	s1.Push(1);
	s1.Push(2);
	s1.Push(1);

	Stack s2 = s1;
	cout << s2.Top() << endl;

	return 0;
}

没错，就是栈，我们自行写代码练习的时候，难免会忘记释放动态内存的空间吧，会造成内存泄漏，虽然内存泄漏编译器不会报错，但是这种小问题越积越多的时候，就会演变成大问题。

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 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()

我们看到，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？

解答：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

析构函数总结：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，比如Date类；有资源申请时，一定要写，否则会造成资源泄漏，比如Stack类。

3. 拷贝构造函数

拷贝构造函数顾名思义，用来拷贝的，但是只是用来拷贝对象的。

拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

拷贝构造函数的特征

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：

  1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
  2. 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。 (后续会解释)
class Date
{
public:
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
    // Date(const Date& d)   // 正确写法
    Date(const Date d)   // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};
int main()
{
    Date d1;
    Date d2(d1);
    return 0;
}

为什么会引无穷递归呢？

解答：对象在传值传参时会引发对象的拷贝，如图引发无穷递归
在这里插入图片描述
若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象按内存存储按
字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。

class Time
{
public:
	Time()
	{
		_hour = 1;
		_minute = 1;
		_second = 1;
	}
	Time(const Time& t)
	{
		_hour = t._hour;
		_minute = t._minute;
		_second = t._second;
		cout << "Time::Time(const 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 d1;

	// 用已经存在的d1拷贝构造d2，此处会调用Date类的拷贝构造函数
	// 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数，则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构造函数
	Date d2(d1);

	return 0;
}

根据调试可以看到，d2成功拷贝
在这里插入图片描述
注意：在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定
义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的。

小编内心：那是不是很爽啊，编译器都帮我拷贝了，那我就不需要自己写拷贝构造函数了？

编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了，还需要自己显式实现吗？
当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？

typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	bool Empty()
	{
		return _top == 0;
	}

	int Size()
	{
		return _a[_top];
	}

	Stack()
	{
		_a = NULL;
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}

	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = NULL;
		_top = _capacity = 0;
	}

	void Push(STDataType data)
	{
		if (_top == _capacity)//空间满了
		{
			int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;
			STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a, newcapacity * sizeof(STDataType));
			assert(tmp);
			_a = tmp;
			_capacity = newcapacity;
		}
		_a[_top] = data;
		_top++;
	}

	void Pop()
	{
		assert(!Empty());
		_top--;
	}

	STDataType Top()
	{
		assert(!Empty());

		return _a[_top - 1];
	}
private:
	int _capacity;
	STDataType* _a;
	int _top;
};

int main()
{
	Stack s1;
	s1.Push(1);
	s1.Push(2);
	s1.Push(3);
	s1.Push(4);
	
	Stack s2(s1);
	return 0;
}

呀，编译器崩溃了，为什么啊？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
我们调试看到，拷贝是成功拷贝了：
在这里插入图片描述

前面我们说过：编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了
所以s2._a所指向的空间就是s1._a所指向的空间，在程序运行完成后，编译器会销毁该空间(s2先销毁)，也就是free掉s2._a，然后再free掉s1._a，那么同一块空间就释放了两次，那肯定会报错

在这里插入图片描述
拷贝构造函数总结：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。

拷贝构造函数典型调用场景：

  • 使用已存在对象创建新对象
  • 函数参数类型为类类型对象
  • 函数返回值类型为类类型对象
class Date
{
public:
	Date(int year, int minute, int day)
	{
		cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
	}
	~Date()
	{
		cout << "~Date():" << this << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
Date Test(Date d)
{
	Date temp(d);
	return temp;
}
int main()
{
	Date d1(2022, 1, 13);
	Test(d1);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
看到结果是不是感觉很乱，来看解释：在这里插入图片描述
所以，为了提高程序效率，一般对象传参时，尽量使用引用类型，返回时根据实际场景，能用引用尽量使用引用。

好啦，这篇文章就到此结束了
所以你学会了吗？

好啦，本章对于《C++：构造函数、析构函数、拷贝构造函数》的学习就先到这里，如果有什么问题，还请指教指教，希望本篇文章能够对你有所帮助，我们下一篇见！！！

如你喜欢，点点赞就是对我的支持，感谢感谢！！！

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