[C++类和对象]构造函数和析构函数

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

对于以下Date类:

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(2024, 5, 5);
	d1.Print();
	Date d2;
	d2.Init(2024, 7, 6);
	d2.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不是开空间创建对象,而是初始化对象,类似Init函数的功能

其特征如下:

1.函数名与类名相同

2.无返回值(不需要写void)

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.带参构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
void TestDate()
{
    //Date d1();无法和函数声明区分开
	Date d1; // 调用无参构造函数

	Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数,对象名+参数列表
	// 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
	// 以下代码的函数：声明了d3函数，该函数无参，返回一个日期类型的对象
	// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
	Date d3();
}

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，一旦显式定

义编译器将不再生成。

C++把类型/基本 int /char/double../指针语言本身就带的类型

自定义类型:class/struct 自己定义的类型

编译器自动生成构造函数,对于内置类型成员变量不处理

对于自定义类型成员变量才会调用他的无参构造

自动生成的构造函数意义何在?

两个栈实现一个队列

class MyQueue{
private:
    Stack _pushst;
    Stack _popst;
};

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,一但用户显式定义编译器不再生成

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()
{
	// 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
	Date d1;
	return 0;
}

6. 关于编译器生成的默认成员函数,感觉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 (有些编译器可能会初始化为0,但是C++编译器没有明确规定) 。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()
	{
		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;
}

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()
	{
		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 = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

如果什么都不提供

编译器会自动生成,会生成随机值

自定义类型最后还是由这些基础类型构成的

一般情况下构造函数都需要我们自己显示的去实现

只有少数情况下可以让编译器自动生成构造函数

类似MyQueue成员全是自定义类型

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

总结:不传参数就可以调用的函数就是默认构造

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;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
void Test()
{
	Date d1();
}

这行代码会被编译器解释为函数声明，而不是创建一个 Date 对象。

如果改为Date d1;

调用冲突

默认构造函数 Date()

带默认参数的构造函数 Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)

第二个构造函数已经可以替代第一个（因为它所有参数都有默认值）,可以删掉任意一个,最好是第一个

接着正确调用Date d1;

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消失的呢？

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 。

Date是否需要调用析构函数?

不需要,因为没有资源可清理

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。(不用写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。

5,关于编译器自动生成的析构函数,是否会完成一些事情?下面的程序我们会看到,编译器生成的默认析构函数,对自定义类型成员调用它的析构函数

够构造函数类似:

内置类型不做处理

自定义类型去调用他的析构

内存泄漏是不报错的

实践中总结:

1.有资源需要显示清理,就需要写析构函数.如:Stack List

2.有两种场景不需要显示写析构,默认生成就可以了

a.没有资源需要清理,如:Date

b.内置类型成员没有资源需要清理,剩下都是自定义成员类型 .如:MyQueue

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

那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的对象呢?

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 。

特征:

拷贝构造函数也是特殊的成员函数

1.拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式

#include <iostream>

using namespace std;



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;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1(2024,8,1);
	d1.Print();
	Date d2(d1);
	d2.Print();
	return 0;
}

调用func得先传参,自定义类型对象传值传参需要调用拷贝构造完成(对象初始化的时候自动调用拷贝构造)

使用d1初始化func函数参数中的d,需要调用拷贝构造,因为自定义类型传值传参都需要调用拷贝构造)

如何不调用拷贝构造?

可以使用引用或者是指针

自定义类型传值传参要调用拷贝构造

拷贝构造:用同类型的对象拷贝初始化

2.拷贝构造函数的参数只有一个而且必须是类类型对象的引用,若使用传值方式编译器会直接报错,因为会引发无穷递归

为什么必须是引用？

避免递归：传引用避免了复制实参，从而不会触发额外的拷贝构造函数调用。

效率：引用避免了不必要的对象复制，提升性能。

语义正确性：拷贝构造的目的是基于现有对象创建新对象，而不是先复制参

传值方式会引发无限递归：
如果拷贝构造函数的参数是传值（而非引用），那么在调用拷贝构造函数时，需要先通过值传递的方式复制实参。
但复制实参本身又需要调用拷贝构造函数，从而形成无限递归，最终导致栈溢出

如果拷贝构造函数的参数是传值（而不是引用），那么每次调用拷贝构造函数时，都会发生以下过程：

引用的作用是什么？

引用（&）的作用是避免复制对象，而是直接绑定到原对象。这样不触发拷贝构造函数，因为不需要复制对象。

拷贝构造也可以这么写,非常灵活

Date d1 = d2;

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

#include <iostream>
using namespace std;

//对内置类型成员（_year, _month, _day）进行简单的值拷贝（浅拷贝）

class Time
{
public:
	Time()
	{
		_hour = 1;
		_minute = 1;
		_second = 1;
	}
//对自定义类型成员（_t）调用其自身的拷贝构造函数
//因此，当你拷贝构造 Date 对象时，会调用 Time 类的拷贝构造函数来拷贝 _t 成员，这就是为什么你会看到输出 "Time::Time(const Time&)"。
	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;
}

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。

总结:

Time 类有显式定义的拷贝构造函数
Date 类没有显式定义拷贝构造函数，所以编译器生成了默认的拷贝构造
函数默认的拷贝构造函数会调用成员对象（Time _t）的拷贝构造函数

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。

Stack

对内置类型进行拷贝

按字节拷贝,跟memerycopy一样

浅拷贝或者值拷贝(按字节拷贝)

一但st1进行析构,st2就会变成野指针

// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要我们以后讲的深拷贝去解决。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
	Stack(size_t capacity = 10)
	{
		_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
		if (nullptr == _array)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_size = 0;
		_capacity = capacity;
	}
	void Push(const DataType& data)
	{
		// CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	~Stack()
	{
		if (_array)
		{
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
private:
	DataType* _array;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};
int main()
{
	Stack s1;
	s1.Push(1);
	s1.Push(2);
	s1.Push(3);
	s1.Push(4);
	Stack s2(s1);
	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。

析构两次

Date 是浅拷贝的类,不需要写拷贝构造

Stack 是深拷贝,必须写显示拷贝构造

深拷贝如何写?以栈为例:

首先它是一个构造,函数名和类名相同

Stack(const Stack& st)
{
	_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * st._capacity);
	if (NULL == _array)
	{
		perror("malloc申请空间失败!!!");
		return;
	}

	memcpy(_array, st._array, sizeof(DataType) * st._size);

	_size = st._size;
	_capacity = st._capacity;
}

总结一下:

1.如果没有资源管理,一般情况下不需要写拷贝构造,默认生成的拷贝构造就可以.如:Date

2.如果都是自定义类型成员,内置类型成员没有指向资源,也类似默认生成的拷贝构造就可以.

3.一般情况下,不需要显示写析构函数,就不需要写拷贝构造

4.如果内部指针或者一些值指向资源,需要显示写析构释放,通常就需要显示写构造完成深拷贝,如:Stack Queue tree

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


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;
}