Re：从零开始的 C++ 入門篇（五）类和对象·第二篇：构造函数与析构函数

Ne0inhk

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Re：从零开始的 C++ 入門篇（五）类和对象·第二篇：构造函数与析构函数

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0.1概述&前言

        从本文会开始，此方会为大家带来类的默认成员函数的内容。该方面是C/C++类和对象篇章最难以理解的部分，构造函数和析构函数分别取代了C语言的Init函数和destory函数，大大提升了运行效率。默认成员函数的学习将为后续内容打下深厚的基础，本文讲解深入骨髓，细节无微不至，希望看完后能让你对这两者有深入的认识。

一，类的默认成员函数

定义：

     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，这个我们后面再讲解。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？

二，构造函数

2.1构造函数的定义

构造函数是特殊的成员函数

2.1.1构造函数的主要任务：

        构造函数的主要任务并不是开空间创建对象（我们常使用的局部对象是栈帧创建时，空间就开好了），而是对象实例化时初始化对象。

2.1.2构造函数的本质：

        构造函数的本质是要替代我们以前写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美的替代了Init。

2.2特性与创建

2.2.1构造函数的特性函数名与类名相同。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）构造函数可以重载。

2.2.2构造函数的创建

class Date { public: Date () { _year=0; _month=0; _day=0; } Date (int year,int month,int day) { _year=year; _month=month; _day=day; } private: int _year; int _month; int _day; }
  1. 在类Date中创建了一个构造函数Date，构造函数的名称和类的名称一致。
  2. 构造函数Date没有返回类型也没有返回值。
  3. 构造函数Date（）和Date (int year,int month,int day)构成重载。

2.3构造函数的调用

对象实例化的时候，构造函数会自动调用对应的构造函数

1，调用无参数的构造函数，直接创建Date类的时候自动调用了构造函数。

2，调用有参的构造函数后面要加括号。和传递的参数值。

2.3.1以上面的的类举例

int mian() { Date d1; Date d2(2025,12,21); return 0; }
  1. Date 类型实例化一个对象d1。此时自动调用第一个无参构造函数。
  2. Date类型实例化一个对象d2.此时实自动传递擦参数2025、12、21.调用第二个构造函数。

Tips：无参数构造函数的调用不可以在后面加括号，原因：为了防止与函数声明产生歧义。

Date Func();

    2.4默认构造函数

    2.4.1全缺省构造函数

    Date (int year=2025,int month=2,int day=20) { _year=year; _month=month; _day=day; }
    1. 全缺省构造函数的调用不需要括号。
    2. 全缺省构造函数不能和无参构造函数同时存在，会产生调用歧义。
    3. 全缺省构造函数的使用一定程度上取代了上面的两个构造函数。

    2.4.2自动生成默认构造函数

            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。

    定义：

            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。

    Tips：常见错误写法与报错类型：

     Date (int year,int month,int day) { _year=year; _month=month; _day=day; } //省略class等代码 int main() { Date d1; return 0; }

    手动添加了一个非默认构造函数，防止了编译器自动生成默认构造函数。引发报错：

    总结一下：不传递实参的构造函数就是默认构造函数。（这个概念特别容易混淆。）

    2.5构造函数对不同的类型

    说明：

            C++把类型分成内置类型和自定义类型。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等关键字自己定义的类型。

    2.5.1对内置类型

    先说结论：

            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。也就是说是否初始化是不确定的，看编译器。（实际上这里很乱。C++标准没有规定）
    • 早期的编译器是都不初始化的（也就是对内置类型的成员，生成的是一个随机值）
    • 后期的编译器有些会初始化，或者在有些场景下会初始化。

    既然如此，为了提升代码的可移植性：我们都把他们当成内置类型不处理的情况。

    测试：VS2019，VS2022：其他编译器也可以尝试一下。

    2.5.2对自定义类型

    先说结论：

            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。

    举例：这里有一个栈

    class Stack{ public: Stack(int n = 4){ _a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n); _capacity = n; _top = 0; } // ... private: STDataType* _a; size_t _capacity; size_t _top; };

    双栈实现队列：

    class MyQueue{// 两个Stack实现队列 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; }

            这里就不需要显示的写MyQueue的构造函数，创建mq对象时对 pushst和popst先后调用Stack的默认构造函数。实现初始化：

           如果stack的默认构造函数不存在，则会报错：现在我们没办法解决这个问题，在后面的文章中再讲：初始化列表。【必须注意：这里是指默认构造函数，也就是说，自定义类型对象有非默认构造函数的时候一样会报错】

    2.5.3混合特殊情况

            这里让内置类型和自定义类型混合，初始化了内置类型。这是C++标准和编译器的问题。所以这个size是一个大坑，因为C++标准没有规定，有的编译器不会处理，问题就大了。因此size的初始化构造函数得自己写。

    2.6总结

            大多数情况下，构造函数都要我们自己写，少数情况下，类似Myqueue，构造函数会自动调用。

    二，析构函数

    2.1析构函数定义

            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，

            C++规定对象在销毁时（声明周期结束）会自动调用析构函数，完成对象中资源的清理释放工作。析构函数的功能类比我们之前Stack实现的Destroy功能。

    2.1.1为什么析构函数不是完成对对象本身的销毁

    对象存在栈帧，函数结束栈帧销毁并释放

    int main() { Myqueue mq; Stack ST; return 0; }

           对象本身的空间在main函数的栈帧里面。main结束后栈帧一块儿销毁，所以对象本身的空间的释放和销毁不是析构函数完成的。

    2.1.2没有空间申请的类不需要析构函数

    如日期类：

    class Date { public: //………………… private: int _year; int _month; int _day; }

    成员变量都是内置类型，不需要手写析构函数，同时编译器自动生成的析构函数也没什么用。

    2.2析构函数的创建

    1. 在构造函数的前面加上“~”：“~”在C语言中是按位取反，有“与构造函数相反”的意味。
    2. 无参数无返回值。（也不需要void）

    2.2.1以栈举例

    int main() { Stack st1; Stack st2; return 0; }
    ~Stack() { free(_a); _a=nullptr; _top=_capacity=0; }

    2.3析构函数的特性

    相对于destory，最大的特性：自动

    1. 对象声明周期结束，系统会自动调用默认的析构函数。
    2. 有资源申请的类需要写析构函数。
    3. 有多个对象需要析构的时候后创建的先析构。因为栈帧后进先出。

    2.3.1以上面的栈类型析构举例

    ~Stack() { free(_a); _a=nullptr; _top=_capacity=0; }

            执行到达return语句，声明周期结束，开始调用析构函数。析构函数先后调用两次，为st2和st1析构。

    调试结果：

    Tips：调试技巧，在类里面想要看成员变量，可以直接输入this。

    2.4编译器的默认操作

    1. 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。默认生成的析构函数不会管内置类型。
    2. 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（如果没有找到会报错）。

    2.5对自定义类型的特殊规定

            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。

    // 两个Stack实现队列 class MyQueue { public: ~MyQueue() { free(str); str=nullptr; } private: Stack pushst; Stack popst; int *str; }

            首先，编译器会去调用析构函数    ~MyQueue()。（调用    ~MyQueue()并不是因为有str指针)然后再会去调用栈类型的析构函数。

            所以对于自定义类型的成员，不写也好，写也好，他都会去调用这个自定义成员的自己的析构函数。目的是防止内存泄漏。

    2.4总结

               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，如Date；如果默认生成的析构就可以用，也就不需要显示写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，一定要自己写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack。

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