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C++：构造函数与析构函数

article 2024/11/16 23:32:44

一.类的默认成员函数

默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数，如下图：

其中最重要的就是我们表格中的前四个函数，本篇文章我们主要介绍前三个。默认成员函数很重要，也比较复杂，我们要从两个方面去学习：

1.我们不写时，编译器默认生成的函数行为是什么，是否满足我们的需求。

2.编译器默认生成的函数不满足我们的需求，我们需要自己实现，那么如何自己实现

二.构造函数

首先我们需要注意的是，构造函数名不如其名，他并不是不是开空间创建对象，而是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Stack和Date类中写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美的替代的了Init。

构造函数的性质与特点
1. 函数名与类名相同

比如我们要写一个栈，一个简单的例子如下：

class Stack
{
public:
	Stack()
	{
		top = 0;
		capacity = 4;
		int* top1 = (int*)realloc(arr, 4 * sizeof(int));
		if (top1 == nullptr)
		{
			perror("fail realloc arr");
			return;
		}
		arr = top1;
	}
    private:
	int* arr;
	int top;
	int capacity;
};

这时当我们去创建一个新的栈时编译器便会自动的去调用我们写的构造函数完成我们栈的初始化。

2. 无返回值。 (返回值啥都不需要给，也不需要写void，不要纠结，C++规定如此)

3. 对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数。

比如我们使用上面1中的类去创建一个d1的栈，在创建时d1便会自动初始化：

4. 构造函数可以重载。

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。

当我们不在显示定义我们的构造函数时，初始化的结果由编译器决定：

这里使用的是vs2022，所以当我们需要进行初始化的时候，尽量自己写构造函数。

6. 无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认生成的构造函数，都叫做默认构造函数。但是这三个函数有且只有一个存在，不能同时存在。无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调用时会存在歧义。要注意很多人会认为默认构造函数是编译器默认生成那个叫默认构造，实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造，总结一下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。

产生歧义这一点因为一个是无参，而另一个是全缺省，当我们不去传任何参数的时去初始化类对象时，编译器便会不知道去调用哪一个，从而产生歧义。

7.当我们不写构造函数的时候，编译器只会初始化成员中属于内置类型的数据，int,char,double等等。如果说在我们的成员对象中有自定义对象时，而我们没有写构造函数，那编译器就会直接报错。如果我们想要初始化这个成员变量，则需要用到我们之后介绍的初始化列表，这里我们暂时先不介绍。

三.析构函数

这里的析构函数与我们的构造函数的功能恰恰相反，一般我们是用它来进行类对象的销毁工作。但当然我们也可以不局限与这点，可以把对象收尾时需要进行的函数放在我们的析构函数中。

析构函数的特点

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~。

比如Stack:

~Stack()
{
   
}

2. 无参数无返回值。 (这里跟构造类似，也不需要加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。

4. 对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数。

5. 跟构造函数类似，我们不写编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理，自定类型成员会调用他的析构函数。

6. 还需要注意的是我们显示写析构函数，对于自定义类型成员也会调用他的析构，也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用析构函数。

7. 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。但是有资源申请时，除了某些情况，一定要自己写析构，否则会造成资源泄漏。

这里某些情况我们举个栗子，比如我们在写用两个栈去实现队列的时候，我们的成员如下：

class Myqueen
{
public:
	Myqueen()
	{
		//初始化函数
	}
	//..........
private:
	Stack d1;
	Stack d2;
};

这种情况下就不需要我们自己去写析构函数了，因为我们在类对象的销毁时也会调用自定义类型的析构函数（不过我们Stack的析构函数还是要写的）。

8.一个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构。

我们举个例子：

Stack A;
int main()
{
	Stack B;
	Stack C;
	static Stack D;
	return 0;
}

这里我们的析构函数的调用顺序是CBDA，BC由我们上面定义即可轻松判断出顺序，而D为静态对象，与A全局对象的生命周期是一致的，而D又比A后定义，所以调用析构函数的顺序则是CBDA。

四. 拷贝构造函数

拷贝构造函数其实是在我们传参的时候需要进行调用的，它的基本形式为(我们以Stack为例)：

Stack(Stack& d);

拷贝构造的调用形式如下：

Stack d1;
Stack d2(d1);
//或者可以这样拷贝构造：Stack d2 = d1;

正如我们的自定义类型成员需要对应的初始化构造函数一样，对与我们的内置类型进行传参的时不需要拷贝构造函数，而自定义类型在进行传参的时候则需要对应的拷贝构造函数。

拷贝构造函数的特点：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载。

2. 拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发无穷递归调用。拷贝构造函数也可以多个参数，但是第一个参数必须是类类型对象的引用，后面的参数必须有缺省值。

比如我们下面的例子：

当我们在进行函数的调用的时候，func函数会先去找d1的拷贝构造函数，这时如果没有拷贝构造，便会去使用我们下面图的函数，这时发现传值的对象为自定义类型，那么便会继续去找它的拷贝构造函数，这是C++的规定，接下来找不到在第三幅图中再次调用，又去找他的拷贝函数，最终形成了无限循环。(当然实际情况下编译器会直接报错，不会去进行所谓的无限递归,同时补充一点，第三幅图的realloc最好替换为malloc)。

3. C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以这里自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造完成。

4. 若未显式定义拷贝构造，编译器会生成自动生成拷贝构造函数。自动生成的拷贝构造对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(一个字节一个字节的拷贝)，对自定义类型成员变量会调用他的拷贝构造。

当我们不显示定义拷贝构造的时候，我们会发现虽然好像拷贝的一模一样，比如Stack，我们先定义一个D1,再用D2拷贝复制D1。我们会发现报错，这是因为析构函数的特性，你的D2与D1arr指向的空间一模一样，所以D2释放后D1再去释放便会报错。

5. 如果类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的拷贝构造就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现拷贝构造。像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器自动生成的拷贝构造完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型Stack成员，编译器自动生成的拷贝构造会调用Stack的拷贝构造，也不需要我们显示实现MyQueue的拷贝构造。这里还有一个小技巧，如果一个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写拷贝构造，否则就不需要。

6. 传值返回会产生一个临时对象调用拷贝构造，传值引用返回，返回的是返回对象的别名(引用)，没有产生拷贝。但是如果返回对象是一个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使用引用返回是有问题的，这时的引用相当于一个野引用，类似一个野指针一样。传引用返回可以减少拷贝，但是一定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能用引用返回。这样其实相当与一种权限的放大。

博主的介绍比较粗浅，如有错误尽情谅解。

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