【C++】构造函数、析构函数、拷贝构造函数

目录

构造函数 

析构函数

拷贝构造函数 

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C++ 在 C 语言的基础上增加了面向对象编程，C++ 支持面向对象程序设计。类是 C++ 的核心特性，通常被称为用户定义的类型。

类用于指定对象的形式，它包含了数据表示法和用于处理数据的方法。类中的数据和方法称为类的成员。函数在一个类中被称为类的成员。

类定义是以关键字 class 开头，后跟类的名称。类的主体是包含在一对花括号中。类定义后必须跟着一个分号或一个声明列表。例如，我们使用关键字 class 定义 Box 数据类型，如下所示：

class Box

{

public:

        double getVolume(void)

        {

                return length * breadth * height;

        }

private:

        double length; // 盒子的长度

        double breadth; // 盒子的宽度

        double height; // 盒子的高度

};

类体中内容称为类的成员：类中的变量称为类的属性或成员变量; 类中的函数称为类的方法或者成员函数。

定义 C++ 对象

Box Box1; // 声明 Box1，类型为 Box

Box Box2; // 声明 Box2，类型为 Box

 可以在类的外部使用范围解析运算符 :: 定义该函数

double Box::getVolume(void)

{

        return length * breadth * height;

}

 在 :: 运算符之前必须使用类名。调用成员函数是在对象上使用点运算符（.），这样它就能操作与该对象相关的数据：

Box myBox; // 创建一个对象

myBox.getVolume(); // 调用该对象的成员函数

构造函数 

类的构造函数是类的一种特殊的成员函数，它会在每次创建类的新对象时执行。

构造函数的名称与类的名称是完全相同的，并且不会返回任何类型，也不会返回 void。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。

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。

无参的构造函数 

#include 
 
using namespace std;
 
class Line
{
   public:
      void setLength( double len );
      double getLength( void );
      Line();  // 这是构造函数
 
   private:
      double length;
};
 
// 成员函数定义，包括构造函数
Line::Line(void)
{
    cout << "Object is being created" << endl;
}
 
void Line::setLength( double len )
{
    length = len;
}
 
double Line::getLength( void )
{
    return length;
}
// 程序的主函数
int main( )
{
   Line line;
 
   // 设置长度
   line.setLength(6.0); 
   cout << "Length of line : " << line.getLength() <
 
   return 0;
}

 带参的构造函数

#include 
 
using namespace std;
 
class Line
{
   public:
      void setLength( double len );
      double getLength( void );
      Line(double len);  // 这是构造函数
 
   private:
      double length;
};
 
// 成员函数定义，包括构造函数
Line::Line( double len)
{
    cout << "Object is being created, length = " << len << endl;
    length = len;
}
 
void Line::setLength( double len )
{
    length = len;
}
 
double Line::getLength( void )
{
    return length;
}
// 程序的主函数
int main( )
{
   Line line(10.0);
 
   // 获取默认设置的长度
   cout << "Length of line : " << line.getLength() <
   // 再次设置长度
   line.setLength(6.0); 
   cout << "Length of line : " << line.getLength() <
 
   return 0;
}

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 Line
{
public:
    // 这是构造函数
    /*Line(double len)
    {
        cout << "Object is being created, length = " << len << endl;
        length = len;
    }*/

private:
    double length;
};

int main()
{
    Line line;
    // 将Line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Line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: “Line”: 没有合适的默认构造函数可用
    // 获取默认设置的长度

    return 0;
}

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。（构成函数重载，但是调用存在歧义） 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。

使用初始化列表来初始化字段 

初始化列表：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。

Line::Line( double len): length(len) {

cout << "Object is being created, length = " << len << endl;

}

多个字段需要初始化

C::C( double a, double b, double c): X(a), Y(b), Z(c) { .... } 

成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关

class A {

public:  

         A(int a)  :_a1(a) ,_a2(_a1)  

                {}   

private:

       int _a2;    

       int _a1;

};

int main() {    

        A aa(1);//先初始a2,再初始化a1

}

注意 

1. 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)

2. 类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：

        引用成员变量

        const成员变量

        自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时) 

3. 尽量使用初始化列表初始化，因为不管你是否使用初始化列表，对于自定义类型成员变量， 一定会先使用初始化列表初始化。

4. 成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关

          class A

        {

        public:

          A(int a)

            :_a1(a)

            ,_a2(_a1)

              {} 

          void Print()

          {

            cout<<_a1<<" "<<_a2<

          }

        private:

          int _a2;

          int _a1;

        }

        int main()

        {

          A aa(1);

          aa.Print();// _a1=1，_a2为随机值

        //初始化顺序由定义类时的声明顺序决定，所以先初始化_a2,由于初始化_a2时_a1还未初始化，所以为随机值

        }

析构函数

类的析构函数是类的一种特殊的成员函数，它会在每次删除所创建的对象时执行。

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。

析构函数的名称与类的名称是完全相同的，只是在前面加了个波浪号（~）作为前缀，它不会返回任何值，也不能带有任何参数。析构函数有助于在跳出程序（比如关闭文件、释放内存等）前释放资源。

当我们用C语言写栈时，要对栈进行初始化和销毁，在写栈的时候我们可能会忘记把栈销毁，如果不对栈进行销毁，可能会造成内存泄漏，这是很危险的，但当我们学会C++的析构函数之后，析构函数就会自动调用，销毁栈，用起来就会很方便。

typedef int DataType;
class Stack
{
public:
 Stack(size_t capacity = 3)
 {
     _array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
     if (NULL == _array)
     {
         perror("malloc申请空间失败!!!");
         return;
     }
     _capacity = capacity;
     _size = 0;
 }
 void Push(DataType data)
 {
     // CheckCapacity();
     _array[_size] = data;
     _size++;
 }
 // 其他方法...
 
//栈的析构函数
 ~Stack()
 {
     if (_array)
     {
         free(_array);
         _array = NULL;
         _capacity = 0;
         _size = 0;
     }
 }
private:
 DataType* _array;
 int _capacity;
 int _size;
};
void TestStack()
{
 Stack s;
 s.Push(1);
 s.Push(2);
}

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;
}

 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？          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类的析构函数，而是显式调用编译器为Date类生成的默认析构函数。

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 

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。

拷贝函数通常用于：

• 通过使用另一个同类型的对象来初始化新创建的对象。

• 复制对象把它作为参数传递给函数。

• 复制对象，并从函数返回这个对象。

拷贝函数的形式：

classname ( const classname &obj) {

         // 构造函数的主体

} 

写拷贝构造函数最好加上const，防止误用，把传过来的参数修改了。 

拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。

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。 

如果类中没有显式定义拷贝构造函数，则C++编译器会自动生成一个无参的默认拷贝构造函数，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。

class Date {

public:

         Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) {

                 _year = year;

                _month = month;

                 _day = day;

        }

          // Date(const Date d)  // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归

        // 正确写法  

        Date(const Date& d)  

        {

        _year = d._year;

         _month = d._month;

        _day = d._day;

        }

private:

        int _year;

        int _month;

        int _day;

};

int main() {

Date d1;

Date d2(d1);

return 0;

}

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;

                _second = 1;

}

        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; }

像Date类可以使用默认的拷贝构造函数，因为只有值的拷贝，是浅拷贝。

如果要实现栈的拷贝，栈的拷贝是深拷贝，需要完成深拷贝的构造函数。因为栈的内存是动态开辟出来的，浅拷贝只能拷贝内存的地址，并不能拷贝内存里的值，所以像这种情况不能使用默认的拷贝构造函数，需要自己定义拷贝构造函数。

st1和st2指向同一块空间，插入删除数据时会被同时修改，造成数据混乱；调用析构函数时，同一块空间会被析构两次，造成程序崩溃。 

void Push(const DataType& data) {

        // CheckCapacity();

         _array[_size] = data;

        _size++;

}

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。 

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。