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【C++修行之道】类和对象（二）类的6个默认成员函数、构造函数、析构函数

news 2025/7/6 7:31:30

一、类的6个默认成员函数

二、构造函数

2.1 概念

2.2 特性

2.2.5 自动生成默认构造函数

不进行显示定义的隐患：

2.2.6 自动生成的构造函数意义何在？

两个栈实现一个队列

2.2.7 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。

2.4 一般情况，建议每个类，都可以写一个全缺省的构造（好用）

三、析构函数

3.1 概念

3.2 特性

3.3 C++实现括号匹配和C语言的不同

一、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，编译器会自动生成（半自动化）的成员函数称为默认成员函数。

class Date {};

二、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.Print();Date d2;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:// 1.无参构造函数Date(){}// 2.带参构造函数Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};void TestDate()
{Date d1; // 调用无参构造函数Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参的构造函数// 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// warning C4930: “Date d3(void)”: 未调用原型函数(是否是有意用变量定义的?)Date d3();
}

在C++中，当编译器看到一个像Date d3();这样的声明时，它会根据语法规则将其解析为一个函数声明，而不是一个对象定义。这是因为C++的语法允许这样的歧义，而且函数声明的优先级高于对象定义。因此，即使你本意是想创建一个对象，编译器也会将其视为一个函数声明。为了避免这种歧义，最好不要在对象定义时使用空括号。

2.2.5 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。

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：error C2512: “Date”: 没有合适的默认构造函数可用Date d1;return 0;
}

在这个Date类的定义中，并没有显式定义任何构造函数。编译器会自动生成一个默认的无参构造函数。这个自动生成的构造函数不会进行任何实质性的初始化操作。

不进行显示定义的隐患：

class A
{
public:A(){_a = 0;}
private:int _a;
};class Time {
public:private:int  _hour;int _minute;int _second;A _aa;
};class Date
{
public:void Print() {cout << _year << _month << _day << endl;}
private:// 默认生成构造函数// 内置类型没有规定要处理(可处理，可不处理，看编译器)int _year;int _month;int _day;// 自定义类型调用默认构造函数Time _t;
};int main()
{//Date d1(2024, 4, 9);//d1.Print();Date d2;d2.Print();return 0;
}

2.2.6 自动生成的构造函数意义何在？

关于编译器生成的默认成员函数，很多童鞋会有疑惑：不实现构造函数的情况下，编译器会生成默认的构造函数。但是看起来默认构造函数又没什么用？d对象调用了编译器生成的默认构造数，但是d对象_year/_month/_day，依旧是随机值。也就说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用？
解答：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 = 1970;int _month = 1;int _day = 1;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d;return 0;
}

注意：C++11 中针对内置类型成员不初始化的缺陷，又打了补丁，即：内置类型成员变量在类中声明时可以给默认值。

在实际应用中，通常建议在类的构造函数中初始化这些成员，以确保对象的状态是确定的。

两个栈实现一个队列

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;
};
// 自动生成的构造函数意义何在？
class MyQueue
{
private:Stack _pushst;Stack _popst;
};int main()
{MyQueue q;return 0;
}

自动生成的构造函数意义何在？

确保成员变量的正确初始化：自动生成的构造函数会调用成员变量的默认构造函数，确保 MyQueue 中的两个 Stack 对象在 MyQueue 对象创建时被正确初始化。
简化代码：由于 MyQueue 类在这个例子中没有特殊的初始化需求，因此不需要手动编写构造函数。
如果类中没有需要特别处理的初始化逻辑，那么自动生成的构造函数可以简化代码，避免不必要的冗余。这样，开发者可以专注于类的其他功能和逻辑，而不必担心基本的初始化问题。

2.2.7 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。

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;
}

2.4 一般情况，建议每个类，都可以写一个全缺省的构造（好用）

class Date
{
public:// 他们俩构成函数重载，但是无参调用时会存在歧义/*Date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}*/// 一般情况，建议每个类，都可以写一个全缺省的构造（好用）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(){cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;}private:int _year; // 年int _month; // 月int _day; // 日
};int main()
{//Date d1();  无法跟函数声明区分开Date d1;d1.Print();Date d2(2024, 4, 2);// 对象(参数列表)d2.Print();Date d3(2024);d3.Print();Date d4(2024, 4);d4.Print();return 0;
}

三、析构函数

3.1 概念

通过前面构造函数的学习，我们知道一个对象是怎么来的，那一个对象又是怎么没呢的？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。

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){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_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(){cout << "~Stack()" << endl;if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};int main()
{Stack st;return 0;
}

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。

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;
}

程序运行结束后输出：~Time()
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？

因为：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Tim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

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

6. 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。