C++：构造函数和析构函数

1.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。空类中什么都没有吗？并不是的，任何一个类在我们不写的情况下，都会自动生成下面6个默认成员函数。

        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。⼀个类，我们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数，需要注意的是这6个中最重要的是前4个，最后两个取地址重载不重要，我们稍微了解⼀下即可。其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数，移动构造和移动赋值。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：

        第一：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。

        第二：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？

2.构造函数

2.1 概念

对于以下的日期类：
 

class Date
{
public:
    void SetDate(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, d2;
    d1.SetDate(2025, 2, 16);
    d1.Print();

    d2.SetDate(2025, 2, 15);
    d2.Print();

    return 0;
}

        对于Date类，可以通过SetDate公有的方法给对象设置内容，但是如果每次创建对象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，保证每个数据成员都有 一个合适的初始值，并且在对象的生命周期内只调用一次。

2.2 特性

        构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数的虽然名称叫构造，但是需要注意的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。(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.全缺省带参的构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "—" << _month << "—" << _day << endl;
	}

	// 无需析构，默认析构就够用了
	//~Date()
	//{

	//}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
    Date d1;        // 调用无参的构造函数
    // 不能这样写，这是错误的
    //Date d1();    // 会与函数声明混淆


    Date d2(2025, 2, 10);    // 调用带参的构造函数

    return 0;
}

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:
    
    // 没有显示定义会默认生成
    /*
    // 1.无参构造函数
    Date()
    {}

    // 2.全缺省带参的构造函数
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	} */

	void Print()
	{
		cout << _year << "—" << _month << "—" << _day << endl;
	}

	// 无需析构，默认析构就够用了
	//~Date()
	//{

	//}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
    Date d;    // 会调用默认生成的，但是初始值会是随机值

    return 0;
}

6. 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，都可以认为是默认成员函数。

// 默认构造函数
class Date
{
public:
    Date()
    {
        _year = 1900;
        _month = 1;
        _day = 1;
    }
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
    {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }
private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

7. 我们不写，编译器默认生成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于自定义类型成员变量，要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错，我们要初始化这个成员变量，需要用初始化列表才能解决。

说明：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原生数据类型，如：int/char/double/指针等，自定义类型就是我们使用class/struct等关键自己定义的类型。
 

#include<iostream>
using namespace std;

typedef int STDataType;
class Stack
{
public :
    Stack(int n = 4)
    {
        _a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
        if (nullptr == _a)
        {
            perror("malloc申请空间失败");
            return;
        } 
        _capacity = n;
        _top = 0;
    } 
        // ...

private:
    STDataType* _a;
    size_t _capacity;
    size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
   public :
    //编译器默认⽣成MyQueue的构造函数调⽤了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
    Stack pushst;
    Stack popst;
};

int main()
{
    MyQueue mq;

    return 0;
}

2.3 初始化列表

说明：

① 我们实现构造函数时，初始化成员变量主要使用函数体内赋值，构造函数初始化还有⼀种方式，就是初始化列表，初始化列表的使用方式是以⼀个冒号开始，接着是⼀个以逗号分隔的数据成员列表，每个"成员变量"后面跟⼀个放在括号中的初始值或表达式。

② 每个成员变量在初始化列表中只能出现⼀次，语法理解上初始化列表可以认为是每个成员变量定义初始化的地方 。

③ 引用成员变量，const成员变量，没有默认构造的类类型变量，必须放在初始化列表位置进行初始化，否则会编译报错。

④ C++11支持在成员变量声明的位置给缺省值，这个缺省值主要是给没有显示在初始化列表初始化的成员使用的。

⑤ 尽量使用初始化列表初始化，因为那些你不在初始化列表初始化的成员也会走初始化列表，如果这个成员在声明位置给了缺省值，初始化列表会用这个缺省值初始化。如果你没有给缺省值，对于没有显示在初始化列表初始化的内置类型成员是否初始化取决于编译器，C++并没有规定。对于没有显示在初始化列表初始化的自定义类型成员会调用这个成员类型的默认构造函数，如果没有默认构造会编译错误。

⑥ 初始化列表中按照成员变量在类中声明顺序进行初始化，跟成员在初始化列表出现的的先后顺序无关。建议声明顺序和初始化列表顺序保持⼀致。

初始化列表总结：

无论是否显示写初始化列表，每个构造函数都有初始化列表；

无论是否在初始化列表显示初始化成员变量，每个成员变量都要走初始化列表初始化；

#include<iostream>
using namespace std;

class Time
{
public :
	Time(int hour)
		: _hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}

private:
	int _hour;
};
class Date
{
public :
	Date(int& x, int year = 1, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
		, _t(12)
		, _ref(x)
		, _n(1)
	{
		// error C2512: “Time”: 没有合适的默认构造函数可⽤
		// error C2530 : “Date::_ref” : 必须初始化引⽤
		// error C2789 : “Date::_n” : 必须初始化常量限定类型的对象
	} 

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

	// 这三个必须初始化
	Time _t; // 没有默认构造
	int& _ref; // 引⽤
	const int _n; // const
};
int main()
{
	int i = 0;
	Date d1(i);
	d1.Print();

	return 0;
}

#include<iostream>
using namespace std;

class Time
{
public :
	Time(int hour)
		: _hour(hour)
	{
		cout << "Time()" << endl;
	}
private:
	int _hour;
};

class Date
{
public :
	Date()
		: _month(2)
	{
		cout << "Date()" << endl;
	}

	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	// 注意这⾥不是初始化，这⾥给的是缺省值，这个缺省值是给初始化列表的
	// 如果初始化列表没有显⽰初始化，默认就会⽤这个缺省值初始化
	int _year = 1;
	int _month = 1;
	int _day;
	Time _t = 1;
	const int _n = 1;
	int* _ptr = (int*)malloc(12);
};

int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();

	return 0;
}

3.析构函数

3.1 概念

        析构函数：与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象的销毁，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，完成类的一些资源清理工作。

3.2 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。

3. 一个类有且只有一个析构函数。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，C++编译系统系统自动调用析构函数。

ypedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}

	// 有空间需要释放，必须手动写析构
	~Stack()
	{
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}

private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};

// 两个栈实现一个队列
class MyQueue
{
	// 不需要写构造，默认生成就可以用
	// 不需要写析构，默认生成就可以用
public:
	// 类和对象下细讲
	/*MyQueue(int n)
		:_pushst(n)
		,_popst(n)
	{}*/

	~MyQueue()
	{
		cout << "~MyQueue()" << endl;
	}
private:
	Stack _pushst;
	Stack _popst;
};

int main()
{
	//Date d1;
	//d1.Print();

	//Stack st1(4);

	MyQueue mq1(10);
	//MyQueue mq1;

	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，对会自定类型成员调用它的析构函数。

4.拷贝构造函数

4.1 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，可否创建一个与一个对象一某一样的新对象呢？

        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。

4.2 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使用引用传参，使用传值方式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。

#include <iostream>
using namespace std;

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

	// 拷贝构造函数
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

	void Print() const
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1(2015, 2, 16);
	Date d2(d1);	// 用d1拷贝构造d2
	d1.Print();
	d2.Print();

	return 0;
}

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。（传值和传值返回都会调用拷贝构造）

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它的拷贝构造。

完