C++类和对象（中）:构造函数与析构函数的核心逻辑

一.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。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，这个我们后面再分享。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：

• 第一：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。
• 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？

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我们以前Stack和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：

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。要注意很多人会认为默认构造函数仅仅是编译器默认生成的那个。实际上无参构造函数、全缺省构造函数也是默认构造函数，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，我们后续再来学习了解。

特别说明：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。

--上述的这些特点在后续的举例说明中都会体现出来的 

举例说明：（注意看注释）

#include<iostream>
using namespace std;class Date 
{
public:
//如果这里不自己显示构造函数，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数
//默认构造函数：无参构造函数，全缺省构造函数，编译器默认生成的构造函数
//三种默认构造函数只能同时存在一个(第三个的原因不用多说，前两个是因为构成重载但传参啥都不传时会歧义)//1.自己实现的无参数的构造函数(默认构造函数的一种)Date()//函数名和类名相同，无返回值{_year = 1;_month = 1;_day = 1;}//2.带参构造函数(可以和1同时存在)(不能和3同时存在,函数签名相同，构成了重定义)(不属于默认构造函数)Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}////3.全缺省构造函数(很好用，结合了1,2的功能)(但是不能和1或者2同时存在)(默认构造函数的一种)//Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)//{//	_year = year;//	_month = month;//	_day = day;//}//总结:两种使用方案：1+2或者直接用3void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << '\n';}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1; //会自动初始化，调用1或者3，不能同时存在(我上面给3注释掉了,因为2和3也不能同时存在)Date d2(2025, 7, 31);//会调用3，不会有歧义//Date d3();//这种写法是错误的// 参考一下 Data func();你觉得它是对象还是函数呢？//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d1.Print();//1,1,1d2.Print();//2025,7,31return 0;
}

 我们不写，编译器默认生成的构造对内置类型初始化没要求：(看注释)

//我们不写，编译器默认生成的构造对内置类型初始化没要求
#include<iostream>
using namespace std;class Date
{
public://如果这里不自己显示构造函数，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << '\n';}
private:int _year;int _month;int _day;
};int main()
{Date d1;d1.Print();//打印出来结果是随机值return 0;
}

--这个地方很奇怪，会让很多人怀疑这里编译器到底有没有自动生成一个默认构造函数，但是肯定是生成了的

我们不写，编译器默认生成的构造，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：（注意注释) 

//我们不写，编译器默认生成的构造，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
//比如之前我们写过的两个栈实现队列
#include<iostream>
using namespace std;
class Stack 
{
public:Stack(int n=4)//在这里还是要自己实现一个的，不然会出跟上面一样的问题,我们来定义一个全缺省的{_a = (int*)malloc(n * sizeof(int));if (_a == nullptr){perror("malloc fail!");exit(1);}_top = 0;_capacity = n;}
private://内置类型int* _a;int _top;int _capacity;
};class MyQueue
{
public://编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造函数，完成了两个成员的初始化
private://自定义类型Stack _pushst;Stack _popst;//内置类型，但很奇怪，混在这里它却能处理，这里大家可以自己去试试//int size = 0;
};int main()
{MyQueue q;return 0;
}

调试可以看出全部都初始化了，而且我还发现这里自定义类型和内置类型混在一起时，将内置类型也处理了，大家可以自己试试。但我们还是严格按照定义来。

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，就像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(而且这里涉及内置类型的处理)，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。

--上述这些特点在后续的举例说明中都会讲述 

举例说明：（注意看注释）

#include<iostream>
using namespace std;
class Stack 
{
public:Stack(int n=4)//在这里还是要自己实现一个的，不然会出跟上面一样的问题,我们来定义一个全缺省的{_a = (int*)malloc(n * sizeof(int));if (_a == nullptr){perror("malloc fail!");exit(1);}_top = 0;_capacity = n;}//析构函数(跟构造函数写法类似，前面加个~)//在这里也需要自己定义,不然他也不处理内置类型,会造成内存泄漏~Stack(){if (_a){free(_a);_a = nullptr;}_top = 0;_capacity = 0;}
private://内置类型int* _a;int _top;int _capacity;
};class MyQueue
{
public://编译器默认生成MyQueue的构造函数调用了Stack的构造函数，完成了两个成员的初始化//编译器默认生成MyQueue的析构函数调用了Stack的析构函数，释放的Stack内部的资源//显示写析构，也会自动调用Stack的析构/*~MyQueue(){}*/private://自定义类型Stack _pushst;Stack _popst;//内置类型，但很奇怪，混在这里它却能处理，这里大家可以自己去试试//int size = 0;
};int main()
{Stack s;MyQueue q;//析构不用显示写出来，对象生命周期结束时自动调用//后定义的先析构，所以这里先析构q,再析构s.可以调试观察return 0;
}

--调试观察到当对象生命周期结束时确实都销毁掉了，另外大家可以自己调试去观察一下后定义的先析构这个特点(其实跟栈有点像)

感兴趣的朋友可以写一下下面这道题：

四.括号匹配问题的优化(利用当前阶段所学知识)

对比一下用C++和C实现的Stack解决之前括号匹配问题isValid，我们会发现有了构造函数和析构函数确实方便了很多，不会再忘记调用Init和Destory函数了(下面的两个实现都需要借用一下栈这个数据结构先，我这里就不展现出来了)。

以前用C语言实现的：

bool isValid(char* s) {ST st;STInit(&st);char* pi = s;while (*pi != '\0'){if (*pi == '(' || *pi == '[' || *pi == '{'){STPush(&st, *pi);}else {//右括号取栈顶元素进行匹配//栈不为空才能取if (STEmpty(&st)){STDestory(&st);return false;}char top = STTop(&st);if ((top == '(' && *pi != ')')|| (top == '[' && *pi != ']')|| (top == '{' && *pi != '}')){STDestory(&st);return false;}//本次匹配就出栈STPop(&st);}pi++;}//为空有效，非空无效bool ret = STEmpty(&st) ? true : false;STDestory(&st);return ret;
}

用最新加了构造和析构的C++版本Stack实现：

bool isValid(char* s) {Stack st;char* pi = s;while (*pi != '\0'){if (*pi == '(' || *pi == '[' || *pi == '{'){st.Push(&st, *pi);}else {//右括号取栈顶元素进行匹配//栈不为空才能取if (st.Empty(&st)){return false;}char top = st.Top(&st);if ((top == '(' && *pi != ')')|| (top == '[' && *pi != ']')|| (top == '{' && *pi != '}')){return false;}//本次匹配就出栈st.Pop(&st);}pi++;}//栈为空，返回真，说明数量都匹配 左括号多，右括号少匹配问题return st.Empty();
}

对比图示如下：