• 类和对象：构造函数，析构函数与拷贝构造函数

    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。

    1. class Date
    2. {};

    类一共有6个默认成员函数，本篇文章先来介绍前三个函数，构造函数，析构函数，与拷贝构造函数。 

    2.构造函数

    2.1 概念

    对于以下Date类

    1. class Date
    2. {
    3. public:
    4.     void Init(int year, int month, int day)
    5.     {
    6.         _year = year;
    7.         _month = month;
    8.         _day = day;
    9.     }
    10.     void Print()
    11.     {
    12.         cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
    13.     }
    14. private:
    15.     int _year;
    16.     int _month;
    17.     int _day;
    18. };
    19.  
    20. int main()
    21. {
    22.     Date d1;
    23.     d1.Init(2022, 7, 5);
    24.     d1.Print();
    25.     Date d2;
    26.     d2.Init(2022, 7, 6);
    27.     d2.Print();
    28.     return 0;
    29. }

    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。

    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。 
      1. class Date
      2. {
      3. public:
      4.     // 1.无参构造函数
      5.     Date()
      6.     {}
      7.     // 2.带参构造函数
      8.     Date(int year, int month, int day)
      9.     {
      10.         _year = year;
      11.         _month = month;
      12.         _day = day;
      13.     }
      14. private:
      15.     int _year;
      16.     int _month;
      17.     int _day;
      18. };
      19.  
      20. void TestDate()
      21. {
      22.     Date d1; // 调用无参构造函数
      23.     Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数
      24.     // 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
      25.     // 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
      26.     // warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)
      27.     Date d3();
      28. }

      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。

      1. class Date
      2. {
      3. public:
      4.     /*
      5.     // 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成
      6.     Date(int year, int month, int day)
      7.     {
      8.         _year = year;
      9.         _month = month;
      10.         _day = day;
      11.     }
      12.     */
      13.     void Print()
      14.     {
      15.         cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
      16.     }
      17. private:
      18.     int _year;
      19.     int _month;
      20.     int _day;
      21. };
      22. int main()
      23. {
      24.     //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
      25.     //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
      26.     //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
      27.     Date d1;
      28.     return 0;
      29. }

    6. 关于编译器生成的默认成员函数，大家可能会有疑惑：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，内置类型不做处理

      1. class Time
      2. {
      3. public:
      4.     Time()
      5.     {
      6.         cout << "Time()" << endl;
      7.         _hour = 0;
      8.         _minute = 0;
      9.         _second = 0;
      10.     }
      11. private:
      12.     int _hour;
      13.     int _minute;
      14.     int _second;
      15. };
      16. class Date
      17. {
      18. private:
      19.     // 基本类型(内置类型)
      20.     int _year;
      21.     int _month;
      22.     int _day;
      23.     // 自定义类型
      24.     Time _t;
      25. };
      26. int main()
      27. {
      28.     Date d;
      29.     return 0;
      30. }

      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。

      1. class Time
      2. {
      3. public:
      4.     Time()
      5.     {
      6.         cout << "Time()" << endl;
      7.         _hour = 0;
      8.         _minute = 0;
      9.         _second = 0;
      10.     }
      11. private:
      12.     int _hour;
      13.     int _minute;
      14.     int _second;
      15. };
      16. class Date
      17. {
      18.     private:
      19.     // 基本类型(内置类型)
      20.     int _year = 1970;
      21.     int _month = 1;
      22.     int _day = 1;
      23.     // 自定义类型
      24.     Time _t;
      25. };
      26. int main()
      27. {
      28.     Date d;
      29.     return 0;
      30. }

    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      。

     

    3.析构函数

    3.1 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
     

    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。 
      1. typedef int DataType;
      2. class Stack
      3. {
      4. public:
      5. 	Stack(int capacity = 4)
      6. 	{
      7. 		_data = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
      8. 		if (_data == nullptr)
      9. 		{
      10. 			perror("malloc fail");
      11. 			return;
      12. 		}
      13. 		_top = 0;
      14. 		_capacity = capacity;
      15. 	}
      16.  
      17. 	void Push(DataType data )
      18. 	{
      19. 		//CheckCapacity();
      20. 		_data[_top] = data;
      21. 		_top++;
      22. 	}
      23.  
      24.     //析构函数
      25. 	~Stack()
      26. 	{
      27. 		free(_data);
      28. 		_data = nullptr;
      29. 		_top = _capacity = 0;
      30. 	}
      31.  
      32. private:
      33. 	DataType* _data;
      34. 	int _top;
      35. 	int _capacity;
      36. };
      37.  
      38. int main()
      39. {
      40. 	Stack s;
      41. 	s.Push(1);
      42. 	s.Push(1);
      43. 	s.Push(1);
      44.  
      45. 	return 0;
      46. }

    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，内置类型不做处理。

      1. class Time
      2. {
      3. public:
      4.     ~Time()
      5.     {
      6.         cout << "~Time()" << endl;
      7.     }
      8. private:
      9.     int _hour;
      10.     int _minute;
      11.     int _second;
      12. };
      13. class Date
      14. {
      15. private:
      16.     // 基本类型(内置类型)
      17.     int _year = 1970;
      18.     int _month = 1;
      19.     int _day = 1;
      20.     // 自定义类型
      21.     Time _t;
      22. };
      23. int main()
      24. {
      25.     Date d;
      26.     return 0;
      27. }

    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。

    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

    4.2 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 
      1. class Date
      2. {
      3. public:
      4.     Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
      5.     {
      6.         _year = year;
      7.         _month = month;
      8.         _day = day;
      9.     }
      10.     // Date(const Date d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
      11.     Date(const Date& d) // 正确写法
      12.     {
      13.         _year = d._year;
      14.         _month = d._month;
      15.         _day = d._day;
      16.     }
      17. private:
      18.     int _year;
      19.     int _month;
      20.     int _day;
      21. };
      22. int main()
      23. {
      24.     Date d1;
      25.     Date d2(d1);
      26.     return 0;
      27. }

      拷贝构造函数的参数必须是引用，因为使用传值方式调用拷贝构造函数，传值过程中也是拷贝，也会调用拷贝构造函数，然后调用还需要传参，还会调用拷贝构造函数，会发生死循环。

    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。
       

      1. class Time
      2. {
      3. public:
      4.     Time()
      5.     {
      6.         _hour = 1;
      7.         _minute = 1;
      8.         _second = 1;
      9.     }
      10.     Time(const Time& t)
      11.     {
      12.         _hour = t._hour;
      13.         _minute = t._minute;
      14.         _second = t._second;
      15.         cout << "Time::Time(const Time&)" << endl;
      16.     }
      17. private:
      18.     int _hour;
      19.     int _minute;
      20.     int _second;
      21. };
      22. class Date
      23. {
      24. private:
      25.     // 基本类型(内置类型)
      26.     int _year = 1970;
      27.     int _month = 1;
      28.     int _day = 1;
      29.     // 自定义类型
      30.     Time _t;
      31. };
      32. int main()
      33. {
      34.     Date d1;
      35.     // 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
      36.     // 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
      37.     Date d2(d1);
      38.     return 0;
      39. }

      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？ 
      1. typedef int DataType;
      2. class Stack
      3. {
      4. public:
      5. 	Stack(int capacity = 4)
      6. 	{
      7. 		cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
      8. 		_data = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
      9. 		if (_data == nullptr)
      10. 		{
      11. 			perror("malloc fail");
      12. 			return;
      13. 		}
      14. 		_top = 0;
      15. 		_capacity = capacity;
      16. 	}
      17.  
      18. 	void Push(DataType data)
      19. 	{
      20. 		//CheckCapacity();
      21. 		_data[_top] = data;
      22. 		_top++;
      23. 	}
      24.  
      25. 	~Stack()
      26. 	{
      27. 		free(_data);
      28. 		_data = nullptr;
      29. 		_top = _capacity = 0;
      30. 	}
      31.  
      32.  
      33. private:
      34. 	DataType* _data;
      35. 	int _top;
      36. 	int _capacity;
      37. };
      38. int main()
      39. {
      40.     Stack s1;
      41.     s1.Push(1);
      42.     s1.Push(2);
      43.     s1.Push(3);
      44.  
      45.     Stack s2(s1);
      46.     return 0;
      47. }

      这里Stack会在堆区开辟了空间，如果还是使用编译器提供的默认拷贝构造函数，在定义s2时，Stack中的_data也会只是简单的拷贝，s1与s2的_data指向的是同一块空间，当程序运行完会依次销毁s2,s1，调用析构函数，在s2调用析构函数时，s2的_data已经被释放，s1的_data也会被释放，s1调用析构函数时，会再次释放_data，程序就会崩溃。

      所以我们要自己实现拷贝构造函数，进行深拷贝。

      1. 	Stack(const Stack& stack)//权限缩小 引用做参数如果不是做输出型参数，一般都加const
      2. 	{
      3. 		cout << "Stack(Stack & stack)" << endl;
      4. 		_top = stack._top;
      5. 		_capacity = stack._capacity;
      6. 		_data = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * _capacity);
      7. 		memcpy(_data, stack._data, sizeof(DataType) * stack._top);
      8. 	}

      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。

    5. 拷贝构造函数典型调用场景：

      1. 使用已存在对象创建新对象

      2. 函数参数类型为类类型对象

      3. 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

    本篇结束！

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_72916130/article/details/132789343