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【C++初阶】类和对象——构造函数析构函数拷贝构造函数

article 2024/11/18 9:38:29

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C++系列专栏：C++头疼记

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目录

前言

类的6个默认成员函数

构造函数

概念

构造函数的特性

析构函数

概念

析构函数特性

拷贝构造函数

概念

拷贝构造函数特性

总结

前言

上篇文章我们对于C++中的类有了初步的认识和了解，在最后通过日期类的类型对于this指针有了一定的了解，今天我们继续深入C++类和对象的了解！！！

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 { };

构造函数

  • 概念

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(2023, 10, 27);
	d1.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。

  • 构造函数的特性

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。

//构造函数
class Date
{
public:
	//无参构造函数
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	//有参构造函数
	//重载
	//缺省
	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()
{
	//调用无参构造函数
	//Date d1;
	//d1.Print();
	//调用有参构造函数
	Date d2(2023, 10, 27);
	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

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:
	/*Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}*/
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();
	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

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。

class Time
{
public:
	Time()
	{
		_hour = 1;
		_minute = 1;
		_secend = 1;
	}
	void Print()
	{
		cout << _hour << "-" << _minute << "-" << _secend << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _secend;
};
class Date
{

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	//内置类型
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	//自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d1;
	return 0;
}

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 Time
{
public:
	Time()
	{
		_hour = 1;
		_minute = 1;
		_secend = 1;
	}
	void Print()
	{
		cout << _hour << "-" << _minute << "-" << _secend << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _secend;
};
class Date
{

	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	//内置类型
	int _year=1;
	int _month=1;
	int _day=1;
	//自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d1;
	return 0;
}

 

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，都可以认为
是默认构造函数。 

析构函数

  • 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。

class stack
{
public:
	stack(int capacity = 3)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		_capacity = capacity;
		_top = 0;
	}
	void Destory()
	{
		free(_a);
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _top;
};

int main()
{
	stack s1;
	return 0;
}

  • 析构函数特性

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 stack
{
public:
	stack(int capacity = 3)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc fail");
			exit(-1);
		}
		_capacity = capacity;
		_top = 0;
	}
	~stack()
	{
		free(_a);
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _top;
};

int main()
{
	stack s1;
	return 0;
}

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。

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 

6. 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。

拷贝构造函数

  • 概念

在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎。

那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？
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。

  • 拷贝构造函数特性

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。

class Date
{
public :
	Date()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
		cout << "拷贝构造函数的调用" << endl;
	}
private :
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);
	return 0;
}

 

3. 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;
		_secend = 1;
	}
	Time(const Time& T)
	{
		_hour = T._hour;
		_minute = T._minute;
		_secend = T._secend;
		cout << "Time拷贝构造的调用" << endl;
	}
	void Print()
	{
		cout << _hour << "-" << _minute << "-" << _secend << endl;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _secend;
};
class Date
{
public:
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year=2023;
	int _month=10;
	int _day=27;
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);
	return 0;
}

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。

4. 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？

class stack
{
public:
	stack(int capacity = 3)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc fail");
		}
		_capacity = capacity;
		this->_top = 0;
	}
	stack(const stack& stt)
	{
		_a = stt._a;
		_capacity = stt._capacity;
		_top = stt._top;
	}
	~stack()
	{
		free(_a);
		this->_a = nullptr;
		this->_capacity = 0;
		this->_top = 0;
	}
private :
	int* _a;
	int _capacity;
	int _top;
};

class MyQueue
{
	stack _pushstack;
	stack _popshtack;
};
int main()
{
	MyQueue q1;
	MyQueue q2(q1);
	return 0;
}

注意：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。

该如何解决这个问题呢？我给出一段代码

class stack
{
public:
	stack(int capacity = 3)
	{
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc fail");
		}
		_capacity = capacity;
		this->_top = 0;
	}
	stack(const stack& stt)
	{
		this->_a = (int*)malloc(sizeof(int) * stt._capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc fail");
		}
		memcpy(this->_a, stt._a, sizeof(int) * stt._top);
		this->_capacity = stt._capacity;
		this->_top = stt._top;
	}
	~stack()
	{
		free(_a);
		this->_a = nullptr;
		this->_capacity = 0;
		this->_top = 0;
	}
private:
	int* _a;
	int _capacity;
	int _top;
};

class MyQueue
{
	stack _pushstack;
	stack _popshtack;
};
int main()
{
	MyQueue q1;
	MyQueue q2(q1);
	return 0;
}

 深拷贝：本质拷贝指向的资源，让我跟你有一样大的空间，一样的值

5. 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

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。 

总结

  • 构造函数对于自定义类型会调用其构造函数，对于内置类型 不做任何处理，在C++11中，内置类型在类里可以初始化；
  • 析构函数对于自定义类型会调用其析构函数，对于内置类型销毁时不需要资源清理，最后系统直接将其内存回收即可；
  • 拷贝构造函数对于自定义类型调用其拷贝构造函数，对于内置类型完成值拷贝；

今天的文章就到这里就结束了，希望大家看完有所收获，也希望大家留言指出我文章中出现的内容，同时也感谢各位看官的三连支持，你们的支持就是我更新的动力！！！ 
 

下篇预告：赋值重载和取地址重载


http://www.kler.cn/a/106292.html

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