【C++】构造函数、析构函数、拷贝构造函数
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2024-01-29 17:02:33
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构造函数 

析构函数

拷贝构造函数 


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() <

 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() <

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。 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

}

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,用起来就会方便很多。

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

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。 

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。

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。

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