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C++类和对象：构造函数、析构函数、拷贝构造函数

news 来源：原创 2025/5/9 6:49:49

引言

介绍：C++类和对象：构造函数、析构函数、拷贝构造函数

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C++基础专栏

一、类的默认成员函数

先认识一下类中的默认成员函数：

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，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，这个我们后卖面再讲解。

从两个方面去学习：

• 第一：我们不写时，编译器默认生成的函数的行为是什么，是否满足我们的需求。

• 第二：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？

整体思维图：

二、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。

使用默认构造函数创建d1：

使用默认构造函数创建d2,然后用Init函数初始化想要的初始值：

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:void Init(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}void Print(){cout << this->_year << "/" << this->_month << "/" << this->_day << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{//使用默认构造函数创建d1Date d1;d1.Print();//使用默认构造函数创建d2,然后用Init函数初始化想要的初始值Date d2;d2.Init(2025, 1, 1);d2.Print();return 0;
}

可以看出编译器自己默认的构造函数不满足初始化，所以咱们可以自己写构造函数，这时，编译器就调用咱们写的构造函数。

说明：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原生数据类型，如：int / char / double / 指针等，自定义类型就是我们使用 class / struct等关键字自己定义的类型。

构造函数的特点：

1. 函数名与类名相同。

2. 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)

3. 对象实例化时系统会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。

6. 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，总结一下就是不传实参就可以调用的构造就叫默认构造。

7. 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，后面来讲解。

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public://void Init(int year, int month, int day)//{//	_year = year;//	_month = month;//	_day = day;//}//1. 无参构造// 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，否则编译器⽆法// 区分这⾥是函数声明还是实例化对象Date(){_year = 1;_month = 1;_day = 1;}//2. 带参构造函数 Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}//3.全缺省构造函数/*Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){_year = year;_month = month;_day = day;}*/void Print(){cout << this->_year << "/" << this->_month << "/" << this->_day << endl;}private:int _year;int _month;int _day;
};
int main()
{Date d1(2025, 1, 1);d1.Print();return 0;
}

对第7点的解释：看下面代码

#include<iostream>
using namespace std;typedef int STDataType;
class Stack
{
public:Stack(int n = 4){cout << "Stack(int n = 4)" << endl;_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}_capacity = n;_top = 0;}~Stack() //这个是析构函数，下面会讲{cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_a = nullptr;_capacity = _top = 0;}
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};
// 两个栈实现一个队列
class Myqueue
{
private:// 自定义类型// 编译器默认生成的MyQueue的构造函数调用了Stack的构造，完成了两个成员的初始化Stack _pushst;Stack _popst;
};int main()
{Myqueue q;Stack st;return 0;
}

三、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。析构函数的功能类比我们之前 Stack 实现的 Destroy 功能，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。

析构函数的特点：

1. 析构函数名是在类名前加上字符~。

2. 无参数无返回值。(这里跟构造类似，也不需要加void)

3. 一个类只能有一个析构函数。若未显式定义，系统会自动动生成默认的析构函数。

4. 对象生命周期结束时，系统会自动调用析构函数。

5. 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。

6. 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。

7. 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。

8. 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){cout << "Stack(int n = 4)" << endl;_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;_capacity = _top = 0;}
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};
// 两个栈实现一个队列
class Myqueue
{
private:// 自定义类型// 编译器默认生成的MyQueue的构造函数调用了Stack的构造，完成了两个成员的初始化Stack _pushst;Stack _popst;
};int main()
{Myqueue q; //调用两次Stack的构造和析构Stack st;  //调用一次Stack的构造和析构return 0;
}

四、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：

1. 拷贝构造函数是构造函数的⼀个重载。

2. 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（一般就一个参数）。

通过代码来理解一下：

#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public:Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1){cout << "Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)" << endl;_year = year;_month = month;_day = day;}Date(const Date& d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}void Print(){cout << this->_year << "/" << this->_month << "/" << this->_day << endl;}~Date()// 析构函数{cout << "~Date()" << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
void Func(Date a)
{//......
}
int main()
{Date d1;d1.Print();//比如这里应该函数Func(),需要将d1传过去Func(d1);//这里传d1的时候，就需要拷贝构造函数，将d1拷贝给形参a//假如拷贝构造函数的实现是：/*Date(const Date  d){_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}*///拷贝函数又需要使用拷贝构造函数，将d1拷贝给形参d，这里又需要调用拷贝构造函数，\所以拷贝构造函数的参数是形参的话，就会陷入死循环，一直调用拷贝构造函数//所以，使用引用，可以杜绝这样一直调用拷贝构造函数。//正确使用拷贝构造函数：Date d1(2025, 4, 24);  // 构造Date d2(d1);           // 拷贝构造Date d4 = d1;          // 拷贝构造
}

3. 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。

4. 若未显式定义拷贝构造，编译器会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。

5. 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。

看代码感受一下：
#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(const Stack& s){cout << "Stack(Stack& s)" << endl;_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * s._capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}memcpy(_a, s._a, sizeof(STDataType) * s._top);_top = s._top;_capacity = s._capacity;}void Push(const STDataType& x){// 扩容_a[_top] = x;_top++;}int Top(){return _a[_top-1];}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_a = nullptr;_top = _capacity = 0;}
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};
Stack& Fun()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);s.Push(3);s.Push(4);return s;
}class MyQueue
{
private:Stack _pushst;Stack _popst;
};int main()
{int main()
{Stack st1;st1.Push(1);st1.Push(2);// Stack不显⽰实现拷⻉构造，⽤⾃动⽣成的拷⻉构造完成浅拷⻉// 会导致st1和st2⾥⾯的_a指针指向同⼀块资源，析构时会析构两次，程序崩溃Stack st2 = st1;MyQueue mq1;// MyQueue⾃动⽣成的拷⻉构造，会⾃动调⽤Stack拷⻉构造完成pushst / popst// 的拷⻉，只要Stack拷⻉构造⾃⼰实现了深拷⻉，他就没问题MyQueue mq2 = mq1;return 0;
}
}

6. 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。

来看个例子感受一下：
#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(const Stack& s){cout << "Stack(Stack& s)" << endl;_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * s._capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败");return;}memcpy(_a, s._a, sizeof(STDataType) * s._top);_top = s._top;_capacity = s._capacity;}void Push(const STDataType& x){// 扩容_a[_top] = x;_top++;}int Top(){return _a[_top-1];}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_a = nullptr;_top = _capacity = 0;}
private:STDataType* _a;size_t _capacity;size_t _top;
};
Stack& Fun()
{Stack s;s.Push(1);s.Push(2);s.Push(3);s.Push(4);return s;
}int main()
{cout << Fun().Top() << endl;//问：还能返回这个栈顶的元素吗？//答：不可以了，因为返回的是s的别名，出了Fun函数，s就析构销毁了，所以程序会崩溃//那块地方已经被还给内存了。return 0;
}