C++入门基础—类和对象(2)

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6289人浏览 · 2026-03-22 19:24:30

2401_83127407 · 2026-03-22 19:24:30 发布

类的默认成员函数

默认成员函数就是用户没有显式实现，编译器会自动生成的成员函数称为默认成员函数，一个类，我们不写的情况下编译器会默认生成以下6个默认成员函数，需要注意的是这6个中最重要的是前4个，最后两个取地址重载不重要，我们稍微了解一下即可,其次就是C++11以后还会增加两个默认成员函数，移动构造和移动赋值，这个我们后面再讲解,默认成员函数很重要，也比较复杂，我们要从两个方面去学习：

我们不写时，编译器默认生成的函数行为是什么，是否满足我们的需求
编译器默认生成的函数不满足我们的需求，我们需要自己实现，那么如何自己实现？

构造函数

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(我们常使用的局部对象是栈帧创建时，空间就开好了)，而是对象实例化时初始化对象。构造函数的本质是要替代我们以前Date类中写的Init函数的功能，构造函数自动调用的特点就完美的替代的了Init

构造函数的特点

函数名与类名相同
无返回值。 (返回值啥都不需要给，也不需要写void，不要纠结，C++规定如此)
对象实例化时系统会自动调用对应的构造函数
构造函数可以重载
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
无参构造函数、全缺省构造函数、我们不写构造时编译器默认生成的构造函数，都叫做默认构造函数，但是这三个函数有且只有一个存在，不能同时存在，无参构造函数和全缺省构造函数虽然构成函数重载，但是调用时会存在歧义，要注意很多同学会认为默认构造函数是编译器默认生成那个叫默认构造，实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造
我们不写，编译器默认生成的构造，对内置类型成员变量的初始化没有要求，也就是说是是否初始化是不确定的，看编译器。对于自定义类型成员变量，要求调用这个成员变量的默认构造函数初始化。如果这个成员变量，没有默认构造函数，那么就会报错，我们要初始化这个成员变量，需要用初始化列表才能解决，初始化列表，我们下个章节再细细讲解

代码示例

#include<iostream>
class calendar
{
public:
	//无参构造函数
	calendar()
	{
		_year = 1;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	void print()
	{
		std::cout << _year << "/" << _month << "/" << _day<<"\n";
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	calendar day1;//无参不能加括号，会和函数声明分不开
	day1.print();
	return 0;
}

这里就定义了一个无参构造函数，没有传值，也没有返回值和形参，但初始化的时候会调用初始化值

#include<iostream>
class calendar
{
public:
	//全缺省构造函数
	calendar(int year=1, int month=1, int day=1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void print()
	{
		std::cout << _year << "/" << _month << "/" << _day<<"\n";
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	calendar day2(2026);
	day2.print();
	return 0;
}

那如果我们不写构造函数会怎么样？

#include<iostream>
class calendar
{
public:
	
	void print()
	{
		std::cout << _year << "/" << _month << "/" << _day<<"\n";
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	calendar day1;
	day1.print();
	return 0;
}

这是不是和上一篇中的一个输出结果很想，都是默认构造函数

两个栈实现一个队列

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
Stack(int n = 4)
{
_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
if (nullptr == _a)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_capacity = n;
_top = 0;
}
// ...
private:
STDataType* _a;
size_t _capacity;
size_t _top;
};
// 两个Stack实现队列
class MyQueue
{
public:
//编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造，完成了两个成员的初始化
private:
Stack pushst;
Stack popst;
};
int main()
{
MyQueue mq;
return 0;
}

这里的Stack 类的“全缺省构造函数”n = 4 就是我们的缺省参数，你会发现 MyQueue 类里面根本没有写构造函数，在 main 函数执行 MyQueue mq; 时，程序依然能正常运行，并且 pushst 和 popst 都会被分配 4 个空间

如果你没有为类写构造函数，编译器会自动生成一个 默认构造函数
对于 内置类型，编译器默认不处理（可能是随机值）
对于 自定义类型，编译器生成的构造函数会去调用该成员自己的构造函数

析构函数

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，比如局部对象是存在栈帧的，函数结束栈帧销毁，他就释放了，不需要我们管，C++规定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释放工作，而像Date没有 Destroy，其实就是没有资源需要释放，所以严格说Date是不需要析构函数的

析构函数名是在类名前加上字符 ~
无参数无返回值
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
对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数
跟构造函数类似，我们不写编译器自动生成的析构函数对内置类型成员不做处理，自定类型成员会调用他的析构函数
还需要注意的是我们显示写析构函数，对于自定义类型成员也会调用他的析构，也就是说自定义类型成员无论什么情况都会自动调用析构函数
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，如Date；如果默认生成的析构就可以用，也就不需要显示写析构，如MyQueue；但是有资源申请时，一定要自己写析构，否则会造成资源泄漏，如Stack
一个局部域的多个对象，C++规定后定义的先析构

#include<iostream>
using namespace std;
typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}
	~Stack()
	{
		cout << "~Stack()" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};
class MyQueue
{
public:
private:
	Stack pushst;
	Stack popst;
};
int main()
{
	Stack st;
	MyQueue mq;
	return 0;
}

拷贝构造函数

如果一个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数也叫做拷贝构造函数，也就是说拷贝构造是一个特殊的构造函数

拷贝构造的特点

拷贝构造函数是构造函数的一个重载
拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发无穷递归调用。拷贝构造函数也可以多个参数，但是第一个参数必须是类类型对象的引用，后面的参数必须有缺省值
C++规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以这里自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造完成
若未显式定义拷贝构造，编译器会生成自动生成拷贝构造函数。自动生成的拷贝构造对内置类型成员变量会完成值拷贝/浅拷贝(一个字节一个字节的拷贝)，对自定义类型成员变量会调用他的拷贝构造
像Date这样的类成员变量全是内置类型且没有指向什么资源，编译器自动生成的拷贝构造就可以完成需要的拷贝，所以不需要我们显示实现拷贝构造。像Stack这样的类，虽然也都是内置类型，但是_a指向了资源，编译器自动生成的拷贝构造完成的值拷贝/浅拷贝不符合我们的需求，所以需要我们自己实现深拷贝(对指向的资源也进行拷贝)。像MyQueue这样的类型内部主要是自定义类型 Stack成员，编译器自动生成的拷贝构造会调用Stack的拷贝构造，也不需要我们显示实现 MyQueue的拷贝构造。这里还有一个小技巧，如果一个类显示实现了析构并释放资源，那么他就需要显示写拷贝构造，否则就不需要
传值返回会产生一个临时对象调用拷贝构造，传值引用返回，返回的是返回对象的别名(引用)，没有产生拷贝。但是如果返回对象是一个当前函数局部域的局部对象，函数结束就销毁了，那么使用引用返回是有问题的，这时的引用相当于一个野引用，类似一个野指针一样。传引用返回可以减少拷贝，但是一定要确保返回对象，在当前函数结束后还在，才能用引用返回

错误代码

#include <iostream>

class Date {
public:
    // 构造函数
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }

    // 参数是 Date d，传值传参
    // 调用此函数前需先拷贝实参，拷贝实参又需调用此函数...
    Date(Date d) 
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }

    void Print() 
    {
        std::cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << std::endl;
    }

private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main() {
    Date d1(2030, 1, 1);
    Date d2(d1); // 这里会引发无穷递归，最终导致栈溢出 
    d2.Print();
    return 0;
}

在 C++ 中，传值传参这个动作本身，就是通过调用“拷贝构造函数”来完成的

为什么会导致“无穷递归”？

当执行 Date d2(d1);时，编译器找到了写的拷贝构造函数 Date(Date d)，为了调用这个函数，编译器发现参数是“传值”的，于是它说：“嘿，我得先拷贝一份 d1 给形参 d”，为了“拷贝一份 d1”，编译器又去调用拷贝构造函数，回到第 2 步，再次发现要传值... 再次去调用拷贝构造……

正确代码

#include <iostream>

class Date {
public:
    // 构造函数
    Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) {
        _year = year;
        _month = month;
        _day = day;
    }

    Date(Date& d) 
    {
        _year = d._year;
        _month = d._month;
        _day = d._day;
    }

    void Print() 
    {
        std::cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << std::endl;
    }

private:
    int _year;
    int _month;
    int _day;
};

int main() {
    Date d1(2030, 1, 1);
    Date d2(d1); 
    d2.Print();
    return 0;
}

传引用，给原对象起个“别名”，直接操作原内存