C++类与对象深入之构造函数与析构函数详解

对象的初始化和清理

生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全。C++中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始设置以及对象销毁前的清理数据的设置。

一：构造函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题，一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知。c++利用了构造函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器也会提供，编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。

构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同，实例化类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

构造函数语法：类名(){}

1.1：构造函数的特性

构造函数是特殊的成员函数，需要注意的是，构造函数的名字虽然叫构造，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。

构造函数特征：

1. 构造函数，没有返回值也不写void

2. 函数名称与类名相同

3. 构造函数可以有参数，因此可以发生重载

4. 程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用,而且只会调用一次

class Date
{
public:
Date()
{
_year = 1;
_month = 1;
_day = 1;
}
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
int main()
{
Date d1;                   //调用无参构造
d1.Print();
Date d2(2022, 5, 15);      //调用带参的构造
d2.Print();
system("pause");
return 0;
}

5. 如果类中没有显式定义的构造函数，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。

6. 无参的构造函数和全缺省的构造函数都被称为默认构造函数，并且默认构造函数只有一个。注意：无参构造函数、全缺省构造函数、以及我们没显式写由编译器默认生成的构造函数，都可以认为是默认构造函数。即不用传参就可以调用的函数

class Date
{
public:
Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//默认全缺省构造函数
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
};
int main()
{
Date d1;                  
d1.Print();
Date d2(2022, 5, 15);    
d2.Print();
Date d3(2022);
d3.Print();
Date d4(2022, 10);
d4.Print();
system("pause");
return 0;
}

1-1-1
2022-5-15
2022-1-1
2022-10-1
请按任意键继续. . .

7. 默认生成构造函数对于内置类型成员变量不做处理，因为编译器默认生成的构造函数都是空实现，对于自定义类型成员变量做出处理，相当于实例化对象自动调用该类的默认构造函数！如下述代码中Date date和A _aa有什么区别呢？不都是实例化对象自动调用默认构造函数吗！！！

代码示例：

class A
{
public:
A(){
cout << " A()" << endl;
_a = 0;
}
private:
int _a;
};
class Date
{
public:
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year; // 年
int _month; // 月
int _day; // 日
A _aa;
};
int main(){
Date date;
date.Print();
system("pause");
return 0;
}
A()

 -858993460--858993460--858993460
请按任意键继续. . .

默认构造函数不会对自己的变量初始化，会对自定义类型处理，自定义类型成员会去调用它的默认构造函数！因为这里实例化对象也只能调用默认构造函数！！！（如果自定义类型的构造函数没有显示定义，也会是随机值）。

接下来我们利用代码详细看看上面这段话：

示例1：默认生成的默认构造函数

class Stack
{
public:
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
// 默认生成构造函数就可以用了
void push(int x) {
}
int pop() {
}
private:
Stack _st1;
Stack _st2;
};
int main()
{
MyQueue q;
q.push(1);
//Stack st;
system("pasue");
return 0;
}

上面这段代码是可以编译过的，在Myqueue类中只有自定义类型，所以我们不需要写构造函数，使用默认生成的即可。然后Myqueue类中声明Stack类实例化对象时，会去调用Stack类的默认构造函数（这里是自动生成的默认构造函数），编译通过！

这里咋们看监视界面：

由于Stack的默认构造函数是默认生成的，同样不会对内置类型成员变量做初始化，所以显示是随机值！

示例2：无参默认构造

class Stack
{
public:
Stack()
{
_a = nullptr;
_top = _capacity = 0;
}
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
// 默认生成构造函数就可以用了
void push(int x) {
}
int pop() {
}
private:
Stack _st1;
Stack _st2;
};
int main()
{
MyQueue q;
q.push(1);
//Stack st;
system("pasue");
return 0;
}

这段代码也是可以编译过的，在Myqueue类中只有自定义类型，所以我们不需要写构造函数，使用默认生成的即可。然后Myqueue类中声明Stack类实例化对象时，会去调用Stack类的默认构造函数（这里是咋们自己提供的默认构造函数），编译通过！

同样的，我们看监视界面：

由于Stack的默认构造函数是是我们自己提供的，同时对内置类型做了初始化，所以这里的各个值不再是随机值！

示例3：全缺省默认构造函数

class Stack
{
public:
Stack(int capacity = 10)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
assert(_a);
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
// 默认生成构造函数就可以用了
void push(int x) {
}
int pop() {
}
private:
Stack _st1;
Stack _st2;
};
int main()
{
MyQueue q;
q.push(1);
//Stack st;
system("pasue");
return 0;
}

这段代码也是可以编译过的，在Myqueue类中只有自定义类型，所以我们不需要写构造函数，使用默认生成的即可。然后Myqueue类中声明Stack类实例化对象时，会去调用Stack类的默认构造函数（这里是咋们自己提供的全缺省默认构造函数），编译通过！

同样的，观察监视界面：

我们通过全缺省默认构造函数对各个值做出了初始化，因此不再是随机值！

错误示例：有参构造函数

class Stack
{
public:
Stack(int capacity)
{
_a = (int*)malloc(sizeof(int)*capacity);
assert(_a);
_top = 0;
_capacity = capacity;
}
private:
int* _a;
int _top;
int _capacity;
};
class MyQueue {
public:
// 默认生成构造函数就可以用了
void push(int x) {
}
int pop() {
}
private:
Stack _st1;
Stack _st2;
};
int main()
{
MyQueue q;
q.push(1);
//Stack st;
system("pasue");
return 0;
}

程序报错！

因为我们在Stack类中提供了一个有参构造函数，这时Stack类中不再有默认构造函数，因此Myqueue的默认构造函数无法调用Stack的默认构造函数，编译不通过！

C++11还支持在声明的时候给自定义类型变量赋一个缺省值：

class MyQueue
{
private:
int _size = 0;
Stack _st1;
Stack _st2;
};

总结：如果一个类中的成员全是自定义类型，我们就可以不写构造函数，就用默认生成的构造函数。如果有内置类型的成员，或者需要显示传参初始化，那么都要自己实现构造函数。

1.2：构造函数的分类

两种分类方式：

• 按参数分为： 有参构造和无参构造

• 按类型分为： 普通构造和拷贝构造

二：析构函数

2.1：概念

与构造函数功能相反，析构函数不是完成对象的销毁，局部对象销毁工作由编译器完成。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

2.2：特性

语法：~类名(){}

1. 析构函数，没有返回值也不写void

2. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~

3. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载

4. 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次

class Person
{
public:
//构造函数
Person(){
cout << "Person的构造函数调用" << endl;
}
//析构函数
~Person(){
cout << "Person的析构函数调用" << endl;
}
};
void test01(){
Person p;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}

Person的构造函数调用
Person的析构函数调用
请按任意键继续. . .

如结果表示，在对象创建之前编译器自动调用了析构函数。

??同样的，我们也可以自己提供析构函数来对类上的一些资源完成清理工作。

示例：

typedef int DataType;
class SeqList{
public:
SeqList(int capacity = 10){
_pData = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
assert(_pData);
_size = 0;
_capacity = capacity;
}
~SeqList(){
if (_pData){
free(_pData);
_pData = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
int * _pData;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main(){
SeqList Sq;
system("pause");
return 0;
}

如上述代码，在构造函数中在堆区开辟了空间，这时就需要我们自己提供析构函数来释放对应的空间。

注意：默认生成的析构函数，内置类型成员不做处理，自定义类型成员会去调用它的析构函数

三：拷贝构造函数

3.1：概念

在现实生活中我们会遇到两个小孩长得一摸一样，我们称其为双胞胎。

拷贝构造，顾名思义就是在创建对象的时候，创建一个与原对象一摸一样的新对象。

构造函数：参数列表只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用（一般用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。

如下列代码：

class Person {
public:
//有参构造函数
Person(int a) {
age = a;
cout << "有参构造函数!" << endl;
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) {      //<看这里，形参是对本类类型对象的引用
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
}
//析构函数
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int age;
};
void test01()
{
Person p1(18);
//如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作
Person p2(p1);  //Person p2 = Person(p1);
cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}

3.2：特性

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其有如下特征：

• 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，且必须使用引用传参，使用传值方式会引发无穷递归调用（因为传值传参也会调用拷贝构造函数）。

• 如果没有显示定义拷贝构造函数，系统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，这种通常称为浅拷贝，或者值拷贝。

??浅拷贝：

• 指向一块空间，修改数据会相互影响。

• 这块空间析构时会释放两次，导致程序崩溃。

编译器生成的默认拷贝函数已经完成了字节序的值拷贝了，那我们还需要自己实现吗？我们看一段代码实例：

typedef int DataType;
class SeqList{
public:
SeqList(int capacity = 10){
_pData = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
assert(_pData);
_size = 0;
_capacity = capacity;
}
~SeqList(){
if (_pData){
free(_pData);
_pData = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
int * _pData;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main(){
SeqList Sq1;//调用默认构造函数初始化Sq1
SeqList Sq2(Sq1);
system("pause");
return 0;
}

代码解释：编译器先调用默认构造函数初始化Sq1，然后用类对象Sq1初始化类对象Sq2，我们使用编译器提供的默认拷贝构造函数实现浅拷贝，这时程序就会出现问题了！

虽然语法编译能通过：

但是运行程序终究会是报错的！

我们注意到在初始化Sq1的时候我们在堆区开辟了地址，如果我们这时浅拷贝初始化Sq2，那么在调用析构函数的时候会造成对同一块空间重复释放，所以造成程序崩溃！

3.3：拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况：

1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象

class Person {
public:
Person() {
cout << "无参构造函数!" << endl;
mAge = 0;
}
Person(int age) {
cout << "有参构造函数!" << endl;
mAge = age;
}
Person(const Person& p) {
cout << "拷贝构造函数!" << endl;
mAge = p.mAge;
}
//析构函数在释放内存之前调用
~Person() {
cout << "析构函数!" << endl;
}
public:
int mAge;
};
//1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
Person man(100); //p对象已经创建完毕
Person newman(man); //调用拷贝构造函数
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}

2. 值传递的方式给函数参数传值

//这里代码都旨在说明目的，代码不全！
void doWork(Person p1) {//相当于Person p1 = p;
//
}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p);
}

3. 以值方式返回局部对象

//这里代码都旨在说明目的，代码不全！
Person doWork2(){
Person p1;
cout << (int *)&p1 << endl;
return p1;
}
void test03(){
Person p = doWork2();
cout << (int *)&p << endl;
}
int main() {
test03();
system("pause");
return 0;
}

这里可以看作Person p = p1；也相当于调用拷贝构造函数。

3.4：构造函数调用规则

默认情况下，c++编译器至少给一个类添加3个函数：

• 默认构造函数(无参，函数体为空)

• 默认析构函数(无参，函数体为空)

• 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

构造函数调用规则如下：

• 如果用户定义有参构造函数，c++不在提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造。

• 如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供其他构造函数。

来源：https://blog.csdn.net/qq_43727529/article/details/124808402