C++初階——類和對象（三）構造函數、析構函數

C++初階——類和對象（三）

上期內容，我們圍繞類對象模型的大小計算，成員存儲方式，this指針，以及C++實現棧和C語言的比較，進一步認識了C++的封裝特性。本期內容，我們開始介紹類的默認成員函數，這是類和對象板塊中最為重要，也是相對復雜的內容，讓我們一起探索！

引言

如果一個類中什么成員都沒有，簡稱為空類。空類中真的什么都沒有嗎？并不是，任何類在什么都不寫時，編譯器會自動生成以下6個默認成員函數（默認成員函數：用戶沒有顯式實現，編譯器會生成的成員函數稱為默認成員函數）：

初始化和清理：構造函數、析構函數
拷貝復制：拷貝構造函數、賦值重載函數
取地址重載：普通對象取地址重載和const對象取地址重載函數

一、構造函數

1.背景引入

示例1
示例2

我們再來回顧一下，_year，_month，_day是三個私有的成員變量，Init和Print是外界可以直接訪問的成員函數，在main函數中，我們先要通過類來示例化出一個對象，比如這里的Date d1; Date d2; Date d3;等等，然后調用類里面的成員函數。這里基于同一個類創建了很多對象，然而在成員函數中似乎并沒有傳遞代表各個對象的形參，那么編譯器是怎么區分的呢？很簡單，由于this指針的存在。我們以d1.Init(2025,3,10);為例，this指針指向當前的對象——d1，然后在調用函數Init時，隱式傳遞了這個指針，然后通過這個指針訪問d1中的成員變量_year、_month、_day，將它們分別賦值為2025、3、10，如圖所示：
示例3
當運行到下一個對象d2時，this指針指向的就是d2了。

進一步探究

如果我們仔細觀察，不難發現這里分為了兩步走：第一步，先通過類實例化一個對象，也就是Date d1;，然后再用具體的數值將其初始化d1.Init(2025,3,10);，其實是有些麻煩的，我們能不能在實例化對象的同時，就將信息設置進去呢？——答案是肯定的，C++本身就是對C語言的優化，構造函數應運而生！

2.什么是構造函數？

構造函數是一個特殊的成員函數，名字與類名相同。創建類對象時由編譯器自動調用，以保證每個數據成員都有一個合適的初始值，并且在對象整個生命周期內只調用一次。
示例4
示例5
在這里，我們已經將原來的初始化函數改造成了一個構造函數，構造函數的函數名與類名相同，沒有返回值（這里的沒有返回值不是說返回一個void，寫成void Date(int year, int month, int day)，而是什么都不要寫，直接就是Date(int year, int month, int day)），至于為什么，這是語法規定，這是一個特殊的函數，有特殊的待遇，只有這樣寫，編譯器才知道這是構造函數。對于構造函數的調用，也是很有趣的，我們在實例化對象的同時，后面跟上了一個括號，里面就是想要在對象中填入的信息Date d1(2025, 3, 10);，這樣一來，我們不僅實例化了一個對象，還填入了我們想要的信息，一步解決，非常方便。之前的那種兩步走，是先根據圖紙建房子，然后里面的家具還要自己來置辦；現在是把裝修也一并讓別人做好了，自己直接拎包入住，確實方便的多。

3.構造函數的特性

構造函數是特殊的成員函數，需要注意的是，構造函數雖然名稱叫構造，但是構造函數的主要任務并不是開空間創建對象，而是初始化對象。也很好理解，之前是兩步走，現在是一步走，至于減少的那一步——填入想要的信息，就是構造函數的功勞。

（1）構造函數的重載

構造函數是可以重載的，根據傳參的不同，調用對應的構造函數，如圖所示：
示例7
這里就寫了兩個構造函數，其中一個是無參數的，這些都可以理解，但是，我們注意到，為什么在調用的時候寫的是Date d1;而不是Date d1();呢?我們先來看一下結果：
示例8
這里什么都沒有輸出，也就是沒有調用那個構造函數，這是為什么呢？仔細觀察我們發現，Date d1();像是函數的聲明，Date是返回值的類型，d1是函數名，（）表示這個函數不需要傳參。基于這種情況，編譯器不知道這里到底是在類實例化對象還是在聲明一個名為d1的函數。因此，我們對于無參的構造函數，在實例化對象時就不需要加()了。
當然，還有一點，一開始的構造函數示例中，是提供了缺省參數的，而且是全缺省，這里做出了改變。如果依然是全缺省會發生什么呢？如圖所示：
示例9
示例10
還是一個調用不明確的問題：不傳參，不僅無參的函數可以調用，全缺省的也可以調用，因為它可以自動幫你把數據補上。在C++入門中已經講過這一點，這里就當是復習一下吧。

（2）默認構造函數

默認構造函數的分類

默認構造函數是無需參數即可調用的構造函數，我們既可以顯式聲明，也可以讓編譯器隱式生成。無參構造函數、全缺省構造函數、我們沒寫編譯器默認生成的構造函數，都可以認為是默認構造函數，再簡單一點，不需要傳參就可以調用的構造函數都是默認構造函數：

無參構造函數
全缺省構造函數
編譯器默認生成的構造函數

編譯器自動生成的構造函數

如果類中沒有顯式定義構造函數，則C++編譯器會自動生成一個無參的默認構造函數，一旦用戶顯式定義編譯器將不再生成。注意，這里是無參的，也就是說調用的時候直接寫Date d1;即可，如圖所示：
示例14
示例15
這里的默認構造函數似乎沒什么用，對于這些變量的值，好像也沒有進行處理，依舊是隨機值，那么默認構造函數還有它存在的價值嗎？
其實是這樣的：C++把類型分成內置類型(基本類型)和自定義類型。內置類型就是語言提供的數據類型，如：int、char、double……，自定義類型就是需要自己定義的，如struct、class……
編譯器生成的默認構造函數對內置類型不作處理，對自定義類型則是調用它的默認構造。因此，一般情況下，有內置類型成員，就需要自己寫構造函數，不能用編譯器自己生成的；全部都是自定義類型成員，可以考慮讓編譯器自己生成。
我們來舉個自定義類型的例子：
示例16
在Date類的成員變量中，不僅有內置類型，還有自定義類型變量Time _t；那么在實例化對象時，內置類型不作處理，自定義類型調用它的默認構造，而Time類的默認構造我們已經自己定義了，因此會打印出對應的結果，我們也可以調試看一看：
示例17
由于Date類中沒有自己寫構造函數，內置類型都是隨機值，而自定義類型Time _t就調用了它的默認構造，而Time的默認構造是我們自己實現的，對內置類型進行了初始化。

C++11 中針對內置類型成員不初始化的缺陷，又打了補丁，即：內置類型成員變量在類中聲明時可以給默認值：

這里沒有自己寫構造函數，默認值給在成員變量的聲明里。

二、析構函數

析構函數是特殊的成員函數，其特征如下：

析構函數名是在類名前加上字符 ~。
無參數無返回值類型。
一個類只能有一個析構函數。若未顯式定義，系統會自動生成默認的析構函數。注意：析構函數不能重載
對象生命周期結束時，C++編譯系統系統自動調用析構函數。

1.自己定義的析構函數

我們以一個棧為例，因為棧中涉及到動態內存開辟，不使用了需要及時銷毀開辟的內存空間，否則會造成內存泄漏，有了析構函數，我們只需要在類中定義一下，在類外它就會自動調用了，代碼如下：

typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 3){_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);if (NULL == _array){perror("malloc fail");return;}_capacity = capacity;_size = 0;}void Push(DataType data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}// 其他方法...~Stack(){if (_array){free(_array);_array = NULL;_capacity = 0;_size = 0;}cout << "~Stack" << endl;}
private:DataType* _array;int _capacity;int _size;
};int main()
{Stack st1;return 0;
}

運行結果如圖：
示例19

2.編譯器自動生成的析構函數

關于編譯器自動生成的析構函數，是否會完成一些事情呢？下面的程序我們會看到，編譯器生成的默認析構函數，對自定類型成員調用它的析構函數。
示例20
如果類中沒有申請資源時，析構函數可以不寫，直接使用編譯器生成的默認析構函數，比如Date類；有資源申請時，一定要寫，否則會造成資源泄漏，比如Stack類。