【C++】- 类和对象(构造函数！析构函数！拷贝构造函数！详解）

类的6个默认成员函数

上一篇详细介绍了类。如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。

那么空类中真的什么都没有吗？

并不是，当类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数：

• 默认构造函数：如果一个类没有定义任何构造函数，编译器会自动生成一个默认构造函数。默认构造函数不带参数，用来初始化对象的非静态成员变量。
• 拷贝构造函数：拷贝构造函数用于按值传递参数或以值返回对象时调用，也可以用于复制一个对象到另一个对象。默认的拷贝构造函数将每个成员变量从另一个对象复制到新对象中。
• 赋值运算符：赋值运算符用于将一个对象的值赋给另一个对象。默认的赋值运算符将每个成员变量从另一个对象复制到当前对象中。
• 移动构造函数：移动构造函数用于转移对象内存资源的所有权。当使用右值引用时，可以调用移动构造函数。
• 移动赋值运算符：移动赋值运算符用于将对象内存资源的所有权转移给另一个对象。当使用右值引用时，可以调用移动赋值运算符。
• 析构函数：析构函数用于在对象被销毁时进行清理工作，如释放动态分配的内存。默认的析构函数不做任何操作

构造函数

在面向对象的编程语言中，构造函数是一种特殊的成员函数，用于创建和初始化对象。构造函数在对象创建时自动调用，并且在对象整个生命周期内只调用一次。负责为对象分配内存并对成员变量进行初始化。

构造函数是一个与类同名的特殊成员函数，没有返回类型，并在对象创建时自动调用。它的作用是初始化对象的数据成员，为对象分配内存空间，并执行其他必要的初始化操作。

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。

每个类都至少有一个构造函数，如果没有显式定义，编译器会自动生成默认构造函数。

看下面一段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

// 定义一个简单的Person类
class Person {
private:
    string name;
    int age;

public:
    // 默认构造函数
    Person() {
        name = "Unknown";
        age = 0;
        cout << "Default constructor called" << endl;
    }

    // 带参数的构造函数
    Person(string n, int a) {
        name = n;
        age = a;
        cout << "Parameterized constructor called" << endl;
    }

    // 打印信息的成员函数
    void printInfo() {
        cout << "Name: " << name << endl;
        cout << "Age: " << age << endl;
    }
};

int main() {
    // 创建对象并调用默认构造函数
    Person p1;   // 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
    p1.printInfo();
    
    // 创建对象并调用带参数的构造函数
    Person p2("Alice", 25);
    p2.printInfo();

    return 0;
}

在上述示例代码中，我们定义了一个名为Person的类，该类具有两个构造函数：默认构造函数和带参数的构造函数。默认构造函数在对象创建时自动调用，对name和age进行默认初始化，并输出一条相关信息。带参数的构造函数接受两个参数（姓名和年龄），并将其赋值给相应的成员变量，同样输出一条相关信息

所以上面代码的运行结果是：

Default constructor called
Name: Unknown
Age: 0
Parameterized constructor called
Name: Alice
Age: 25

在这里对编译器生成的默认构造函数作说明：

析构函数

在面向对象的编程中，析构函数是一种特殊类型的函数，用于在对象生命周期结束时执行清理和释放资源的操作。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。

析构函数的作用：

• 释放资源：析构函数常用于释放对象在生命周期中申请的动态内存、关闭文件或网络连接等资源。
• 清理操作：析构函数可用于执行对象销毁前需要进行的清理操作。

析构函数的命名和特点：

1. 析构函数与类名相同，前面加上一个波浪号 ~ 作为标识符。
2. 析构函数无返回类型，无参数（或者带有默认参数），无返回值类型，且只能有一个析构函数。
3. 析构函数不能被继承，因此不能被声明为虚函数。
4. 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

析构函数的调用时机：

• 当对象的生命周期结束时，即对象超出其作用域。
• 当对象被显式删除（delete）或销毁（destroy）时。
• 当对象是动态分配的，且所在的内存被释放时。

看下面一段代码

class MyClass {
private:
    int* ptr;

public:
    MyClass() {
        ptr = new int;
        *ptr = 0;
    }

    ~MyClass() {
        delete ptr;
        cout << "Destructor called" << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    // ...
    return 0;
}

在上述示例代码中，MyClass类的析构函数负责释放动态分配的内存，它会在对象生命周期结束时自动被调用。

1.析构函数应该遵循“先进后出”的原则。即，如果在构造函数中有动态分配的资源，那么在析构函数中应该按相反的顺序释放这些资源。
2.析构函数不应该抛出异常，因为在析构函数中抛出异常会导致程序崩溃。
3.在继承关系中，基类的析构函数应该声明为虚函数，以确保派生类对象能够正确地释放资源。

拷贝构造函数

拷贝构造函数是一个特殊的构造函数，用于创建一个对象并将其初始化为同类对象的副本。当对象被作为参数传递给函数或者通过赋值操作符进行对象之间的赋值时，拷贝构造函数被自动调用。它通常采用引用方式传递对象参数，并且参数必须是const类型，以避免修改原始对象的值。

拷贝构造函数的语法如下：

ClassName(const ClassName& obj);

拷贝构造函数经常的使用场景:

1. 对象作为函数参数传递：当对象作为函数参数传递时，拷贝构造函数会被调用来创建一个新对象，并将原始对象的值复制到新对象中。这样可以确保函数内部对对象的修改不会影响到原始对象。
2. 对象作为函数返回值：当函数返回一个对象时，拷贝构造函数用于创建返回值的副本。这样可以避免在函数返回后原始对象被修改导致错误的结果。
3. 对象之间的赋值操作：当将一个对象赋值给另一个对象时，拷贝构造函数会被调用来创建一个副本。这样可以确保新对象独立于原始对象，修改新对象不会影响到原始对象

拷贝构造函数可以实现两种类型的拷贝：深拷贝和浅拷贝.

深拷贝：深拷贝会创建一个新的对象，并将原始对象中的所有成员变量逐个复制到新对象中。这样每个对象都有自己的独立内存空间，修改一个对象不会影响到其他对象。

浅拷贝：浅拷贝只是简单地复制指针，两个对象共享同一块内存空间。这意味着，如果一个对象修改了共享的内存，另一个对象的值也会发生改变。

在拷贝构造函数中，如果成员变量包含指针或动态分配的内存，我们应该采用深拷贝，确保每个对象都有自己的独立内存空间。