目录
前言
1. 类的6个默认成员函数
2. 构造函数
2.1 概念
2.2 特性
3. 析构函数
3.1 概念
3.2 特性
4. 拷贝构造函数
4.1 概念
4.2 特征
总结
前言
本文主要讲解类中构造函数、析构函数和拷贝构造函数。关于这三个类中默认成员函数的知识点很多，有许多代码示例，干货满满！
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。
- 构造函数：完成初始化的工作
- 析构函数：完成清理资源的工作
- 拷贝构造：使用同类型对象初始化创建对象
- 赋值重载：把一个对象赋值给另外一个对象
- 取地址重载：主要是普通对象和const对象取地址
2. 构造函数
2.1 概念
对于以下Date类：
class Date
{
public:
void Init(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
d1.Init(2024, 4, 12);
d1.Print();
Date d2;
d2.Init(2024, 4, 13);
d2.Print();
return 0;
}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：
- 函数名与类名相同。
- 无返回值。
- 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
- 构造函数可以重载。
class Date
{
public:
Date()
{}
Date(int year = 1, int month = 1,int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(2024, 4, 2);
// 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
// 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
Date d3(); //无法跟函数声明区分开
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 Date
{
public:
/*
// 如果用户显式定义了构造函数，编译器将不再生成
Date(int year, int month, int day)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
*/
void Print()
{
cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
// 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
// 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
// 无参构造函数，放开后报错
Date d1;
return 0;
}
- 在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Date类型对象调用了编译器生成了默认构造函数，对成员变量_year，_month和_day初始化之后还是随机值，那么编译器自动生成的构造函数有什么用呢？
- 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。
class Time
{
public:
Time()
{
cout << "Time()" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
// 基本类型(内置类型)
int _year;
int _month;
int _day;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d;
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。（就是不用传递参数的函数）
class Date
{
public:
Date()
{
_year = 1900;
_month = 1;
_day = 1;
}
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
// 以下测试函数能通过编译吗？
void Test()
{
Date d1;
}
int main()
{
Test();
return 0;
}上面的代码无法正常运行，因为全缺省构造函数和无参构造函数都不需要传递参数，这样子编译器无法判断要调用哪个构造函数，会发生歧义。我们一般使用保留全缺省构造函数，因为它既可以当做无参构造函数，也可以当做有参构造函数使用。
3. 析构函数
3.1 概念
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。
注意：析构函数不是销毁对象，而是做清理资源的工作！
3.2 特性
析构函数是特殊的成员函数，其特征如下：
- 析构函数名是在类名前加上字符 ~。
- 无参数无返回值类型。
- 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
- 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数。
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...
~Stack()
{
if (_array)
{
cout << "~Stack()" << endl;
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);
}我们可以再析构函数里面加一个打印，这样可以知道程序结束后编译器是否有自动调用析构函数。
- 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。
- 注意：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。
我在VS2022上运行这段代码，观察编译器自带的析构函数会做些什么
class Time
{
public:
~Time()
{
cout << "~Time()" << endl;
_hour = 0;
_minute = 0;
_second = 0;
}
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;
}默认生成的析构函数，的确对自定义类型成员调用了它的析构函数。
我们进入监视窗口查看各个函数值的变化，当程序走到结束的时候，对象d中的年月日没有发生任何变化，自定义类型成员变量_t的小时、分钟和秒，发生了改变，变成析构函数中的赋值。
总结：
- 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。
- 所以一般类只含有不申请空间的内置类型成员，或者不仅含有不申请空间的内置类型成员和自定义类型，都不需要自己写析构函数。
- 只有那种类中包含需要申请空间的内置类型成员，才需要写析构函数，清理申请的空间。
注意：创建哪个类的对象则调用该类的析构函数，销毁那个类的对象则调用该类的析构函数
4. 拷贝构造函数
4.1 概念
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 特征
拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：
- 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。
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// Date(const Date& d) // 正确写法
Date(const Date d) //错误写法，编译报错
{
_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;
}
那为什么传类类型参数就会引发无穷递归？我们来看下面的代码，我们调用fun函数，传递的参数是A类的对象a，我们将A类的拷贝构造函数中加入打印“A(A& a)”，表明调用了拷贝构造函数。
class A
{
public:
A()
{}
A(A& a)
{
cout << "A(A& a)" << endl;
}
};
void fun(A _a)
{}
int main()
{
A a;
fun(a);
return 0;
}
运行结果如下，fun函数接受类类型对象时调用了拷贝构造。因为形参是实参的一份临时拷贝。内置类型的数据传参直接开辟一块空间进行值拷贝。自定义类型传参时，需要调用该类型的拷贝构造函数创建一个形参。
- 所以回到最开始的问题，为什么会引发无穷递归呢？因为d2是调用拷贝构造函数进行初始化，需要传递参数，参数是d1，而自定义类型的参数创建形参时，需要调用该类型的拷贝构造函数。
- 会发生初始化d2之前先要拷贝d1这个参数，此时形参调用拷贝构造函数也需要传参。参数是d1，会再次调用拷贝构造函数。这样就会造成无穷递归的情况。
- 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。
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
{
public:
Date(int year = 1970, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
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;
}运行结果如下，调用了自定义类型成员的拷贝构造函数。
观察调试时的监视窗口，会发现编译器自动生成的默认拷贝构造函数，对内置类型成员进行了值拷贝，对自定义类型成员调用了它的拷贝构造函数。
- 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。那下面的类呢，运行一下下面的代码看看。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 10)
{
_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}_size = 0;
_capacity = capacity;
}
void Push(const DataType& data)
{
// CheckCapacity();
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
s1.Push(1);
s1.Push(2);
s1.Push(3);
s1.Push(4);
Stack s2(s1);
return 0;
}运行结果如下，直接进行了报错，这是为什么呢？
- 因为默认生成的拷贝构造函数进行的是按字节拷贝，也就是值拷贝。然而Stack类里面的_array成员是一个整形指针，指向一块动态开辟的空间，默认拷贝构造函数会将s1里的_array成员存储的地址，按字节拷贝到s2的_array成员中，导致这两个指针指向同一块空间。
- 由于它们指向同一块空间的时候，当程序结束时，对这两个类对象进行销毁，会调用析构函数，会对同一块空间进行了两次释放操作，这就是报错的原因。
拷贝构造函数典型调用场景：
- 使用已存在对象创建新对象
- 函数参数类型为类类型对象
- 函数返回值类型为类类型对象
我们尝试运行下面这段代码：
class Date
{
public:
Date(int year, int minute, int day)
{
cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date Test(Date d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
int main()
{
Date d1(2024, 4, 16);
Test(d1);
return 0;
}运行结果如下，一开始初始化d1调用了构造函数，调用Test函数，传递自定义类型的参数，调用拷贝构造函数来拷贝出个形参，temp也进行拷贝，再次调用拷贝构造函数。
总结
这篇文章对三个默认成员函数进行了详细的解析，看完的小伙伴不要忘记亲自上手写代码，进行练习，多多重复，百炼成钢！
创作不易，希望这篇文章能给你带来启发和帮助，如果喜欢这篇文章，请留下你的三连，你的支持的我最大的动力！！！
