构造函数和析构函数

Posted 2023-04-29

1. 概念引入

在说明构造函数和析构函数的概念之前, 首先看一个例子

下面这段代码是栈经典的应用场景括号匹配

如图, 栈必须先初始化，然后在每一个return false之前都需要销毁栈, 不然就会内存泄漏

这样很繁琐, 而且有些时候很容易忘记写, 所以在C++中添加默认的成员函数，构造函数和析构函数来自动进行初始化和清理工作

2. 6个默认的成员函数

这6个默认的成员函数都是编译器自动生成的, 它们自动进行不同的工作, 如下

本章详细说明其中的两个, 构造函数和析构函数

3. 构造函数

概念及特性

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：

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
5. 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

特性解析

下面用栈来解析特性:

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

stack.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
class Stack

public:

	// 函数名与类名相同, 无返回值
	Stack()
	
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);
		if (NULL == _array)
		
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		

		_capacity = 4;
		_size = 0;
	

	/*void Init()
	
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);
		if (NULL == _array)
		
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		

		_capacity = 4;
		_size = 0;
	*/

	void Push(DataType data)
	
		CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	

	void Pop()
	
		if (Empty())
			return;
		_size--;
	

	DataType Top()  return _array[_size - 1]; 
	int Empty()  return 0 == _size; 
	int Size()  return _size; 

	void Destroy()
	
		if (_array)
		
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		
	

private:
	void CheckCapacity()
	
		if (_size == _capacity)
		
			int newcapacity = _capacity * 2;
			DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity * sizeof(DataType));
			if (temp == NULL)
			
				perror("realloc申请空间失败!!!");
				return;
			
			_array = temp;
			_capacity = newcapacity;
		
	
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
;

int main()

	Stack s; // 自动调用构造函数
	//s.Init();
	s.Push(1);
	s.Push(2);
	s.Push(3);
	s.Push(4);

4. 构造函数可以重载

构造函数支持重载是因为可能会有多种初始化的场景

5. 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

#include <iostream>
using namespace std;

class Date

public:
	void Init(int year, int month, int day)
	
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	
	void Print() // 3. void Print(Date* this)
	
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	
private:
	int _year;     // 年   
	int _month;    // 月
	int _day;      // 日
;
int main()

	Date d1, d2;
	//d1.Init(2022, 1, 11);
	//d2.Init(2023, 4, 28);
	d1.Print();
	//d1.Print(&d1);
	//d2.Print();
	//d2.print(&d2);

从图中, 发现编译器默认生成的构造函数好像并没有进行初始化, 依旧是随机值

这是因为C++标准规定内置类型(char, int...)不做处理(置0), 但是自定义类型(class, struct)会去调用它的默认构造函数处理初始化, 如下图

test.cpp

 #include <iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
class Stack

public:
	/*Stack(DataType* a, int n)
	
		cout << "Stack(DataType* a, int n)" << endl;
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * n);
		if (NULL == _array)
		
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		
		memcpy(_array, a, sizeof(DataType) * n);

		_capacity = n;
		_size = n;
	*/

	Stack(int capacity = 4)
	
		cout << "Stack(int capacity = 4)" << endl;
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
		if (NULL == _array)
		
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		

		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	

	/*void Init()
	
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);
		if (NULL == _array)
		
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		

		_capacity = 4;
		_size = 0;
	*/

	void Push(DataType data)
	
		CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	

	void Pop()
	
		if (Empty())
			return;
		_size--;
	

	DataType Top()  return _array[_size - 1]; 
	int Empty()  return 0 == _size; 
	int Size()  return _size; 

	/*void Destroy()
	
		if (_array)
		
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		
	*/

	~Stack()
	
		cout << "~Stack()" << endl;
		if (_array)
		
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		
	

private:
	void CheckCapacity()
	
		if (_size == _capacity)
		
			int newcapacity = _capacity * 2;
			DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity * sizeof(DataType));
			if (temp == NULL)
			
				perror("realloc申请空间失败!!!");
				return;
			
			_array = temp;
			_capacity = newcapacity;
		
	
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
;

class Date

public:
	void Init(int year, int month, int day)
	
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	
	void Print() // 3. void Print(Date* this)
	
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	
private:
    // 内置类型
	int _year;     // 年   
	int _month;    // 月
	int _day;      // 日
    // 自定义类型
	Stack st;
;
int main()

	Date d1, d2;
	//d1.Init(2022, 1, 11);
	//d2.Init(2023, 4, 28);
	d1.Print();
	//d1.Print(&d1);
	//d2.Print();
	//d2.print(&d2);

在C++11中, 为了弥补内置类型成员不初始化的缺陷，打了补丁 (内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值)

class Date

public:
	void Init(int year, int month, int day)
	
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	
	void Print() // 3. void Print(Date* this)
	
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	
private:
	// 不是初始化, 而是默认的缺省值
	int _year = 1;     
	int _month = 1;    
	int _day = 1;      
;
int main()

	Date d1, d2;
	d1.Print();

构造函数的调用

构造函数的调用与普通函数不同, 如下例

class Date

public:
	Date()
	
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	
	void Init(int year, int month, int day)
	
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	
	void Print() // 3. void Print(Date* this)
	
		cout << this->_year << "-" << this->_month << "-" << this->_day << endl;
	
private:
	// 不是初始化, 而是缺省值(默认值)
	int _year = 1;     
	int _month = 1;    
	int _day = 1;      
;
int main()

	Date d1(2222,2,2); // 构造函数的调用
	d1.Print();

默认的构造函数

编译器默认生成的构造函数，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，且默认构造函数只能有一个

类实例化对象时会自动调用构造函数, 但是由于有两个默认的构造函数, 所以报错

4. 析构函数

概念及特性

析构函数与构造函数功能相反, 完成对象中资源的清理工作

注意: 析构函数不是完成对对象本身的销毁而是对象中的资源, 局部对象本身的销毁工作是由编译器完成的

特性如下:

1. 析构函数名是在类名前加上字符 ~
2. 无参数无返回值类型
3. 对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数
4. 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
5. 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

解析特性

下面还是用栈来解析这些特性:

析构函数名是在类名前加上字符 ~

无参数无返回值类型

对象生命周期结束时，C++编译系统系统自动调用析构函数

stack.cpp

 #include <iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;
class Stack

public:

	// 函数名与类名相同, 无返回值
	Stack()
	
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);
		if (NULL == _array)
		
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		

		_capacity = 4;
		_size = 0;
	

	/*void Init()
	
		_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * 4);
		if (NULL == _array)
		
			perror("malloc申请空间失败!!!");
			return;
		

		_capacity = 4;
		_size = 0;
	*/

	void Push(DataType data)
	
		CheckCapacity();
		_array[_size] = data;
		_size++;
	

	void Pop()
	
		if (Empty())
			return;
		_size--;
	

	DataType Top()  return _array[_size - 1]; 
	int Empty()  return 0 == _size; 
	int Size()  return _size; 

	// 析构函数
	~Stack()
	
		if (_array)
		
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		
	
	/*void Destroy()
	
		if (_array)
		
			free(_array);
			_array = NULL;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		
	*/

private:
	void CheckCapacity()
	
		if (_size == _capacity)
		
			int newcapacity = _capacity * 2;
			DataType* temp = (DataType*)realloc(_array, newcapacity * sizeof(DataType));
			if (temp == NULL)
			
				perror("realloc申请空间失败!!!");
				return;
			
			_array = temp;
			_capacity = newcapacity;
		
	
private:
	DataType* _array;
	int _capacity;
	int _size;
;

int main()

	Stack s; // 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数
	//s.Init();
	s.Push(1);
	s.Push(2);
	s.Push(3);
	s.Push(4);
	//s.Destroy();

 

构造函数和析构函数能不能被继承

1、构造函数和析构函数不能被继承。构造函数和析构函数是用来处理对象的创建和析构的，它们只知道对在它们的特殊层次的对象做什么。所以，在整个层次中的所有的构造函数和析构函数都必须被调用而不能被继承。
2、子类的构造函数会显示的调用父类的构造函数或隐式的调用父类的默认的构造函数进行父类部分的初始化。
3、析构函数也一样。它们都是每个类都有的东西，如果能被继承，那就没有办法初始化了。

不能重载析构函数，只能声明为虚函数，为了多态发生时能够完全析构
只有构造函数才能重载，用于多种方式构造对象

如果通过基类指针动态构造公有派生类对象，再通过基类指针来动态释放该对象就会发生这个问题，原因和过程很多教科书上都有，此时，基类的析构函数就要定义为virtual 型的了

重载：重载，简单说，就是函数或者方法有相同的名称，但是参数列表不相同的情形，这样的同名不同参数的函数或者方法之间，互相称之为重载函数或者方法。