C++入门基础分享

于 2020-11-05 11:34:29 发布
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分类专栏： C++ 文章标签： c++
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1.C++ 是一门面向对象的编程语言，理解 C++，首先要理解类（Class）和对象（Object）这两个概念。

C++ 中的类（Class）可以看做C语言中结构体（Struct）的升级版。结构体是一种构造类型，可以包含若干成员变量，每个成员变量的类型可以不同；可以通过结构体来定义结构体变量，每个变量拥有相同的性质。例如:

#include <stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;
//定义结构体 Student
struct Student {
	//结构体包含的成员变量
	const char *name;
	int age;
	float score;
};
//显示结构体的成员变量
void display(struct Student stu) {
	printf("%s的年龄是 %d，成绩是 %f\n", stu.name, stu.age, stu.score);
}

int main() {
	struct Student stu1;
	//为结构体的成员变量赋值
	stu1.name = "小明";
	stu1.age = 15;
	stu1.score = 92.5;
	//调用函数
	display(stu1);
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
C++ 中的类也是一种构造类型，但是进行了一些扩展，类的成员不但可以是变量，还可以是函数；通过类定义出来的变量也有特定的称呼，叫做“对象”。例如：

#include <stdio.h>
#include<iostream>
//通过class关键字类定义类
class Student {
public:
	//类包含的变量
	const char *name;
	int age;
	float score;
	//类包含的函数
	void say() {
		printf("%s的年龄是 %d，成绩是 %f\n", name, age, score);
	}
};

int main() {
	//通过类来定义变量，即创建对象
	class Student stu1;  //也可以省略关键字class
	//为类的成员变量赋值
	stu1.name = "小明";
	stu1.age = 15;
	stu1.score = 92.5f;
	//调用类的成员函数
	stu1.say();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果与上例相同。
对于熟悉 C++ 的读者，这段代码并不规范，请忽略这一细节，本节的重点是引入类和对象的概念

C语言中的 struct 只能包含变量，而 C++ 中的 class 除了可以包含变量，还可以包含函数。display() 是用来处理成员变量的函数，在C语言中，我们将它放在了 struct Student 外面，它和成员变量是分离的；而在 C++ 中，我们将它放在了 class Student 内部，使它和成员变量聚集在一起，看起来更像一个整体。

在第二段代码中，我们先通过 class 关键字定义了一个类 Student，然后又通过 Student 类创建了一个对象 stu1。变量和函数都是类的成员，创建对象后就可以通过点号.来使用它们。

可以将类比喻成图纸，对象比喻成零件，图纸说明了零件的参数（成员变量）及其承担的任务（成员函数）；一张图纸可以生产出多个具有相同性质的零件，不同图纸可以生产不同类型的零件。

类只是一张图纸，起到说明的作用，不占用内存空间；对象才是具体的零件，要有地方来存放，才会占用内存空间。

在 C++ 中，通过类名就可以创建对象，即将图纸生产成零件，这个过程叫做类的实例化，因此也称对象是类的一个实例（Instance）。

有些资料也将类的成员变量称为属性（Property），将类的成员函数称为方法（Method）。

1.1 面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP）

C++、Java、C#、PHP 等语言都支持类和对象，所以使用这些语言编写程序也被称为面向对象编程，这些语言也被称为面向对象的编程语言。C语言因为不支持类和对象的概念，被称为面向过程的编程语言。

在C语言中，我们会把重复使用或具有某项功能的代码封装成一个函数，将拥有相关功能的多个函数放在一个源文件，再提供一个对应的头文件，这就是一个模块。使用模块时，引入对应的头文件就可以。

而在 C++ 中，多了一层封装，就是类（Class）。类由一组相关联的函数、变量组成，你可以将一个类或多个类放在一个源文件，使用时引入对应的类就可以。下面是C和C++项目组织方式的对比：
在这里插入图片描述
图1：C语言中项目的组织方式

在这里插入图片描述

不要小看类（Class）这一层封装，它有很多特性，极大地方便了中大型程序的开发，它让 C++ 成为面向对象的语言。

2.C++ new和delete运算符简介

在C语言中，动态分配内存用 malloc() 函数，释放内存用 free() 函数。如下所示：

int *p = (int*) malloc( sizeof(int) * 10 );  //分配10个int型的内存空间
free(p);  //释放内存

在C++中，这两个函数仍然可以使用，但是C++又新增了两个关键字，new 和 delete：new 用来动态分配内存，delete 用来释放内存。

用 new 和 delete 分配内存更加简单：

int *p = new int;  //分配1个int型的内存空间
delete p;  //释放内存

new 操作符会根据后面的数据类型来推断所需空间的大小。

如果希望分配一组连续的数据，可以使用 new[]：

int *p = new int[10];  //分配10个int型的内存空间
delete[] p;

用 new[] 分配的内存需要用 delete[] 释放，它们是一一对应的。
和 malloc() 一样，new 也是在堆区分配内存，必须手动释放，否则只能等到程序运行结束由操作系统回收。为了避免内存泄露，通常 new 和 delete、new[] 和 delete[] 操作符应该成对出现，并且不要和C语言中 malloc()、free() 一起混用。

3.C++函数重载

在C语言中，即使功能相同都是交换两个变量的值，由于两个变量有多种类型，可以是 int、float、char、bool 等，程序员往往需要分别设计出三个不同名的函数，其函数原型与下面类似：

void swap1(int *a, int *b);      //交换 int 变量的值
void swap2(float *a, float *b);  //交换 float 变量的值
void swap3(char *a, char *b);    //交换 char 变量的值
void swap4(bool *a, bool *b);    //交换 bool 变量的值

但在C++中，这完全没有必要。C++ 允许多个函数拥有相同的名字，只要它们的参数列表不同就可以，这就是函数的重载（Function Overloading）。借助重载，一个函数名可以有多种用途。

参数列表又叫参数签名，包括参数的类型、参数的个数和参数的顺序，只要有一个不同就叫做参数列表不同。

【示例】借助函数重载交换不同类型的变量的值：

#include <iostream>
using namespace std;

//交换 int 变量的值
void Swap(int *a, int *b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 float 变量的值
void Swap(float *a, float *b){
    float temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 char 变量的值
void Swap(char *a, char *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//交换 bool 变量的值
void Swap(bool *a, bool *b){
    char temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main(){
    //交换 int 变量的值
    int n1 = 100, n2 = 200;
    Swap(&n1, &n2);
    cout<<n1<<", "<<n2<<endl;
   
    //交换 float 变量的值
    float f1 = 12.5, f2 = 56.93;
    Swap(&f1, &f2);
    cout<<f1<<", "<<f2<<endl;
   
    //交换 char 变量的值
    char c1 = 'A', c2 = 'B';
    Swap(&c1, &c2);
    cout<<c1<<", "<<c2<<endl;
   
    //交换 bool 变量的值
    bool b1 = false, b2 = true;
    Swap(&b1, &b2);
    cout<<b1<<", "<<b2<<endl;

    return 0;
}

运行结果：
200, 100
56.93, 12.5
B, A
1, 0

在使用重载函数时，同名函数的功能应当相同或相近，不要用同一函数名去实现完全不相干的功能，虽然程序也能运行，但可读性不好，使人觉得莫名其妙。

注意，参数列表不同包括参数的个数不同、类型不同或顺序不同，仅仅参数名称不同是不可以的。函数返回值也不能作为重载的依据。

函数的重载的规则：

  • 函数名称必须相同。
  • 参数列表必须不同（个数不同、类型不同、参数排列顺序不同等）。
  • 函数的返回类型可以相同也可以不相同。
  • 仅仅返回类型不同不足以成为函数的重载。

C++ 是如何做到函数重载的
C++代码在编译时会根据参数列表对函数进行重命名，例如void Swap(int a, int b)会被重命名为_Swap_int_int，void Swap(float x, float y)会被重命名为_Swap_float_float。当发生函数调用时，编译器会根据传入的实参去逐个匹配，以选择对应的函数，如果匹配失败，编译器就会报错，这叫做重载决议（Overload Resolution）。

不同的编译器有不同的重命名方式，这里仅仅举例说明，实际情况可能并非如此。

从这个角度讲，函数重载仅仅是语法层面的，本质上它们还是不同的函数，占用不同的内存，入口地址也不一样。

4.C++类的定义和对象的创建

类是创建对象的模板，一个类可以创建多个对象，每个对象都是类类型的一个变量；创建对象的过程也叫类的实例化。每个对象都是类的一个具体实例（Instance），拥有类的成员变量和成员函数。

有些教程将类的成员变量称为类的属性（Property），将类的成员函数称为类的方法（Method）。在面向对象的编程语言中，经常把函数（Function）称为方法（Method）。

与结构体一样，类只是一种复杂数据类型的声明，不占用内存空间。而对象是类这种数据类型的一个变量，或者说是通过类这种数据类型创建出来的一份实实在在的数据，所以占用内存空间

类的定义

类是用户自定义的类型，如果程序中要用到类，必须提前说明，或者使用已存在的类（别人写好的类、标准库中的类等），C++语法本身并不提供现成的类的名称、结构和内容。

一个简单的类的定义：

class Student{
public:
    //成员变量
    char *name;
    int age;
    float score;

    //成员函数
    void say(){
        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;
    }
};

class是 C++ 中新增的关键字，专门用来定义类。Student是类的名称；类名的首字母一般大写，以和其他的标识符区分开。{ }内部是类所包含的成员变量和成员函数，它们统称为类的成员（Member）；由{ }包围起来的部分有时也称为类体，和函数体的概念类似。public也是 C++ 的新增关键字，它只能用在类的定义中，表示类的成员变量或成员函数具有“公开”的访问权限

注意在类定义的最后有一个分号;，它是类定义的一部分，表示类定义结束了，不能省略。

整体上讲，上面的代码创建了一个 Student 类，它包含了 3 个成员变量和 1 个成员函数。

类只是一个模板（Template），编译后不占用内存空间，所以在定义类时不能对成员变量进行初始化，因为没有地方存储数据。只有在创建对象以后才会给成员变量分配内存，这个时候就可以赋值了。

类可以理解为一种新的数据类型，该数据类型的名称是 Student。与 char、int、float 等基本数据类型不同的是，Student 是一种复杂数据类型，可以包含基本类型，而且还有很多基本类型中没有的特性。

创建对象

有了 Student 类后，就可以通过它来创建对象了，例如：

Student liLei;  //创建对象

Student是类名，liLei是对象名。这和使用基本类型定义变量的形式类似：

int a;  //定义整型变量

从这个角度考虑，我们可以把 Student 看做一种新的数据类型，把 liLei 看做一个变量。

访问类的成员
创建对象以后，可以使用点号.来访问成员变量和成员函数，这和通过结构体变量来访问它的成员类似，如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;

//类通常定义在函数外面
class Student{
public:
    //类包含的变量
    const char *name;
    int age;
    float score;
    //类包含的函数
    void say(){
        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;
    }
};

int main(){
    //创建对象
    Student stu;
    stu.name = "小明";
    stu.age = 15;
    stu.score = 92.5f;
    stu.say();

    return 0;
}

运行结果：
小明的年龄是15，成绩是92.5

stu 是一个对象，占用内存空间，可以对它的成员变量赋值，也可以读取它的成员变量。

类通常定义在函数外面，当然也可以定义在函数内部，不过很少这样使用。

使用对象指针
上面代码中创建的对象 stu 在栈上分配内存，需要使用&获取它的地址，例如：

Student stu;
Student *pStu = &stu;

pStu 是一个指针，它指向 Student 类型的数据，也就是通过 Student 创建出来的对象。

当然，你也可以在堆上创建对象，这个时候就需要使用前面讲到的new关键字

Student *pStu = new Student;

在栈上创建出来的对象都有一个名字，比如 stu，使用指针指向它不是必须的。但是通过 new 创建出来的对象就不一样了，它在堆上分配内存，没有名字，只能得到一个指向它的指针，所以必须使用一个指针变量来接收这个指针，否则以后再也无法找到这个对象了，更没有办法使用它。也就是说，使用 new 在堆上创建出来的对象是匿名的，没法直接使用，必须要用一个指针指向它，再借助指针来访问它的成员变量或成员函数。

栈内存是程序自动管理的，不能使用 delete 删除在栈上创建的对象；堆内存由程序员管理，对象使用完毕后可以通过 delete 删除。在实际开发中，new 和 delete 往往成对出现，以保证及时删除不再使用的对象，防止无用内存堆积。

有了对象指针后，可以通过箭头->来访问对象的成员变量和成员函数，这和通过结构体指针来访问它的成员类似，请看下面的示例：

pStu -> name = "小明";
pStu -> age = 15;
pStu -> score = 92.5f;
pStu -> say();

下面是一个完整的例子：

#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
public:
    char *name;
    int age;
    float score;

    void say(){
        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;
    }
};

int main(){
    Student *pStu = new Student;
    pStu -> name = "小明";
    pStu -> age = 15;
    pStu -> score = 92.5f;
    pStu -> say();
    delete pStu;  //删除对象

    return 0;
}

运行结果：
小明的年龄是15，成绩是92.5

4.1 C++类的成员变量和成员函数

类的成员变量和普通变量一样，也有数据类型和名称，占用固定长度的内存。但是，在定义类的时候不能对成员变量赋值，因为类只是一种数据类型或者说是一种模板，本身不占用内存空间，而变量的值则需要内存来存储。

类的成员函数也和普通函数一样，都有返回值和参数列表，它与一般函数的区别是：成员函数是一个类的成员，出现在类体中，它的作用范围由类来决定；而普通函数是独立的，作用范围是全局的，或位于某个命名空间内。

class Student{
public:
    //成员变量
    char *name;
    int age;
    float score;
    //成员函数
    void say(){
        cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;
    }
};

这段代码在类体中定义了成员函数。你也可以只在类体中声明函数，而将函数定义放在类体外面，如下图所示：

class Student{
public:
    //成员变量
    char *name;
    int age;
    float score;
    //成员函数
    void say();  //函数声明
};
//函数定义
void Student::say(){
    cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;
}

在类体中直接定义函数时，不需要在函数名前面加上类名，因为函数属于哪一个类是不言而喻的。

但当成员函数定义在类外时，就必须在函数名前面加上类名予以限定。::被称为域解析符（也称作用域运算符或作用域限定符），用来连接类名和函数名，指明当前函数属于哪个类。

成员函数必须先在类体中作原型声明，然后在类外定义，也就是说类体的位置应在函数定义之前。

在类体中和类体外定义成员函数的区别

在类体中和类体外定义成员函数是有区别的：在类体中定义的成员函数会自动成为内联函数，在类体外定义的不会。当然，在类体内部定义的函数也可以加 inline 关键字，但这是多余的，因为类体内部定义的函数默认就是内联函数。

内联函数一般不是我们所期望的，它会将函数调用处用函数体替代，所以我建议在类体内部对成员函数作声明，而在类体外部进行定义，这是一种良好的编程习惯，实际开发中大家也是这样做的。

当然，如果你的函数比较短小，希望定义为内联函数，那也没有什么不妥的。

如果你既希望将函数定义在类体外部，又希望它是内联函数，那么可以在定义函数时加 inline 关键字。当然你也可以在函数声明处加 inline，不过这样做没有效果，编译器会忽略函数声明处的 inline。

下面是一个将内联函数定义在类外部的例子：

class Student{
public:
    char *name;
    int age;
    float score;
    void say();  //内联函数声明，可以增加 inline 关键字，但编译器会忽略
};
//函数定义
inline void Student::say(){
    cout<<name<<"的年龄是"<<age<<"，成绩是"<<score<<endl;
}

这样，say() 就会变成内联函数。

这种在类体外定义 inline 函数的方式，必须将类的定义和成员函数的定义都放在同一个头文件中（或者同一个源文件中），否则编译时无法进行嵌入（将函数代码的嵌入到函数调用出），

4.2 C++类成员的访问权限以及类的封装

C++通过 public、protected、private 三个关键字来控制成员变量和成员函数的访问权限，它们分别表示公有的、受保护的、私有的，被称为成员访问限定符。所谓访问权限，就是你能不能使用该类中的成员。

在类的内部（定义类的代码内部），无论成员被声明为 public、protected 还是 private，都是可以互相访问的，没有访问权限的限制。

在类的外部（定义类的代码之外），只能通过对象访问成员，并且通过对象只能访问 public 属性的成员，不能访问 private、protected 属性的成员

#include <iostream>
using namespace std;

//类的声明
class Student{
private:  //私有的
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;

public:  //共有的
    void setname(char *name);
    void setage(int age);
    void setscore(float score);
    void show();
};

//成员函数的定义
void Student::setname(char *name){
    m_name = name;
}
void Student::setage(int age){
    m_age = age;
}
void Student::setscore(float score){
    m_score = score;
}
void Student::show(){
    cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<endl;
}

int main(){
    //在栈上创建对象
    Student stu;
    stu.setname("小明");
    stu.setage(15);
    stu.setscore(92.5f);
    stu.show();

    //在堆上创建对象
    Student *pstu = new Student;
    pstu -> setname("李华");
    pstu -> setage(16);
    pstu -> setscore(96);
    pstu -> show();

    return 0;
}

运行结果：
小明的年龄是15，成绩是92.5
李华的年龄是16，成绩是96

类的声明和成员函数的定义都是类定义的一部分，在实际开发中，我们通常将类的声明放在头文件中，而将成员函数的定义放在源文件中。

类中的成员变量 m_name、m_age 和m_ score 被设置成 private 属性，在类的外部不能通过对象访问。也就是说，私有成员变量和成员函数只能在类内部使用，在类外都是无效的。

成员函数 setname()、setage() 和 setscore() 被设置为 public 属性，是公有的，可以通过对象访问。

private 后面的成员都是私有的，直到有 public 出现才会变成共有的；public 之后再无其他限定符，所以 public 后面的成员都是共有的。

成员变量大都以m_开头，这是约定成俗的写法，不是语法规定的内容。以m_开头既可以一眼看出这是成员变量，又可以和成员函数中的形参名字区分开。

以 setname() 为例，如果将成员变量m_name的名字修改为name，那么 setname() 的形参就不能再叫name了，得换成诸如name1、_name这样没有明显含义的名字，否则name=name;这样的语句就是给形参name赋值，而不是给成员变量name赋值。

因为三个成员变量都是私有的，不能通过对象直接访问，所以必须借助三个 public 属性的成员函数来修改它们的值。下面的代码是错误的：

简单地谈类的封装

private 关键字的作用在于更好地隐藏类的内部实现，该向外暴露的接口（能通过对象访问的成员）都声明为 public，不希望外部知道、或者只在类内部使用的、或者对外部没有影响的成员，都建议声明为 private。

根据C++软件设计规范，实际项目开发中的成员变量以及只在类内部使用的成员函数（只被成员函数调用的成员函数）都建议声明为 private，而只将允许通过对象调用的成员函数声明为 public。

另外还有一个关键字 protected，声明为 protected 的成员在类外也不能通过对象访问，但是在它的派生类内部可以访问，

将成员变量都声明为 private，如何给它们赋值呢，又如何读取它们的值呢？

我们可以额外添加两个 public 属性的成员函数，一个用来设置成员变量的值，一个用来修改成员变量的值。上面的代码中，setname()、setage()、setscore() 函数就用来设置成员变量的值；如果希望获取成员变量的值，可以再添加三个函数 getname()、getage()、getscore()。

给成员变量赋值的函数通常称为 set 函数，它们的名字通常以set开头，后跟成员变量的名字；读取成员变量的值的函数通常称为 get 函数，它们的名字通常以get开头，后跟成员变量的名字。

这种将成员变量声明为 private、将部分成员函数声明为 public 的做法体现了类的封装性。所谓封装，是指尽量隐藏类的内部实现，只向用户提供有用的成员函数。

对private和public的更多说明

声明为 private 的成员和声明为 public 的成员的次序任意，既可以先出现 private 部分，也可以先出现 public 部分。如果既不写 private 也不写 public，就默认为 private。

在一个类体中，private 和 public 可以分别出现多次。每个部分的有效范围到出现另一个访问限定符或类体结束时（最后一个右花括号）为止。但是为了使程序清晰，应该养成这样的习惯，使每一种成员访问限定符在类定义体中只出现一次。

下面的类声明也是完全正确的：

class Student{
private:
    char *m_name;
private:
    int m_age;
    float m_score;
public:
    void setname(char *name);
    void setage(int age);
public:
    void setscore(float score);
    void show();
};

4.3 C++构造函数

在C++中，有一种特殊的成员函数，它的名字和类名相同，没有返回值，不需要用户显式调用（用户也不能调用），而是在创建对象时自动执行。这种特殊的成员函数就是构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;

class Student{
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
public:
    //声明构造函数
    Student(char *name, int age, float score);
    //声明普通成员函数
    void show();
};

//定义构造函数
Student::Student(char *name, int age, float score){
    m_name = name;
    m_age = age;
    m_score = score;
}
//定义普通成员函数
void Student::show(){
    cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<endl;
}

int main(){
    //创建对象时向构造函数传参
    Student stu("小明", 15, 92.5f);
    stu.show();
    //创建对象时向构造函数传参
    Student *pstu = new Student("李华", 16, 96);
    pstu -> show();

    return 0;
}

运行结果：
小明的年龄是15，成绩是92.5
李华的年龄是16，成绩是96

该例在 Student 类中定义了一个构造函数Student(char *, int, float)，它的作用是给三个 private 属性的成员变量赋值。要想调用该构造函数，就得在创建对象的同时传递实参，并且实参由( )包围，和普通的函数调用非常类似。

在栈上创建对象时，实参位于对象名后面，例如Student stu(“小明”, 15, 92.5f)；在堆上创建对象时，实参位于类名后面，例如new Student(“李华”, 16, 96)。

构造函数必须是 public 属性的，否则创建对象时无法调用。当然，设置为 private、protected 属性也不会报错，但是没有意义。

构造函数没有返回值，因为没有变量来接收返回值，即使有也毫无用处，这意味着：

  • 不管是声明还是定义，函数名前面都不能出现返回值类型，即使是 void 也不允许；
  • 函数体中不能有 return 语句。

构造函数的重载

和普通成员函数一样，构造函数是允许重载的。一个类可以有多个重载的构造函数，创建对象时根据传递的实参来判断调用哪一个构造函数。

构造函数的调用是强制性的，一旦在类中定义了构造函数，那么创建对象时就一定要调用，不调用是错误的。如果有多个重载的构造函数，那么创建对象时提供的实参必须和其中的一个构造函数匹配；反过来说，创建对象时只有一个构造函数会被调用。

对示例1中的代码，如果写作Student stu或者new Student就是错误的，因为类中包含了构造函数，而创建对象时却没有调用。

更改示例1的代码，再添加一个构造函数（示例2）：

#include <iostream>
using namespace std;
class Student{
private:
    char *m_name;
    int m_age;
    float m_score;
public:
    Student();
    Student(char *name, int age, float score);
    void setname(char *name);
    void setage(int age);
    void setscore(float score);
    void show();
};
Student::Student(){
    m_name = NULL;
    m_age = 0;
    m_score = 0.0;
}
Student::Student(char *name, int age, float score){
    m_name = name;
    m_age = age;
    m_score = score;
}
void Student::setname(char *name){
    m_name = name;
}
void Student::setage(int age){
    m_age = age;
}
void Student::setscore(float score){
    m_score = score;
}
void Student::show(){
    if(m_name == NULL || m_age <= 0){
        cout<<"成员变量还未初始化"<<endl;
    }else{
        cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<"，成绩是"<<m_score<<endl;
    }
}
int main(){
    //调用构造函数 Student(char *, int, float)
    Student stu("小明", 15, 92.5f);
    stu.show();
    //调用构造函数 Student()
    Student *pstu = new Student();
    pstu -> show();
    pstu -> setname("李华");
    pstu -> setage(16);
    pstu -> setscore(96);
    pstu -> show();
    return 0;
}

运行结果：
小明的年龄是15，成绩是92.5
成员变量还未初始化
李华的年龄是16，成绩是96

构造函数Student(char *, int, float)为各个成员变量赋值，构造函数Student()将各个成员变量的值设置为空，它们是重载关系。根据Student()创建对象时不会赋予成员变量有效值，所以还要调用成员函数 setname()、setage()、setscore() 来给它们重新赋值。

构造函数在实际开发中会大量使用，它往往用来做一些初始化工作，例如对成员变量赋值、预先打开文件等。

默认构造函数

如果用户自己没有定义构造函数，那么编译器会自动生成一个默认的构造函数，只是这个构造函数的函数体是空的，也没有形参，也不执行任何操作。比如上面的 Student 类，默认生成的构造函数如下：

Student(){}

一个类必须有构造函数，要么用户自己定义，要么编译器自动生成。一旦用户自己定义了构造函数，不管有几个，也不管形参如何，编译器都不再自动生成。在示例1中，Student 类已经有了一个构造函数Student(char *, int, float)，也就是我们自己定义的，编译器不会再额外添加构造函数Student()，在示例2中我们才手动添加了该构造函数。

最后需要注意的一点是，调用没有参数的构造函数也可以省略括号。对于示例2的代码，在栈上创建对象可以写作Student stu()或Student stu，在堆上创建对象可以写作Student *pstu = new Student()或Student *pstu = new Student，它们都会调用构造函数 Student()。

4.4 C++析构函数

创建对象时系统会自动调用构造函数进行初始化工作，同样，销毁对象时系统也会自动调用一个函数来进行清理工作，例如释放分配的内存、关闭打开的文件等，这个函数就是析构函数。

析构函数（Destructor）也是一种特殊的成员函数，没有返回值，不需要程序员显式调用（程序员也没法显式调用），而是在销毁对象时自动执行。构造函数的名字和类名相同，而析构函数的名字是在类名前面加一个~符号。

注意：析构函数没有参数，不能被重载，因此一个类只能有一个析构函数。如果用户没有定义，编译器会自动生成一个默认的析构函数

我们定义了一个 VLA 类来模拟变长数组，它使用一个构造函数为数组分配内存，这些内存在数组被销毁后不会自动释放，所以非常有必要再添加一个析构函数，专门用来释放已经分配的内存。请看下面的完整示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class VLA{
public:
    VLA(int len);  //构造函数
    ~VLA();  //析构函数
public:
    void input();  //从控制台输入数组元素
    void show();  //显示数组元素
private:
    int *at(int i);  //获取第i个元素的指针
private:
    const int m_len;  //数组长度
    int *m_arr; //数组指针
    int *m_p;  //指向数组第i个元素的指针
};

VLA::VLA(int len): m_len(len){  //使用初始化列表来给 m_len 赋值
    if(len > 0){ m_arr = new int[len];  /*分配内存*/ }
    else{ m_arr = NULL; }
}
VLA::~VLA(){
    delete[] m_arr;  //释放内存
}
void VLA::input(){
    for(int i=0; m_p=at(i); i++){ cin>>*at(i); }
}
void VLA::show(){
    for(int i=0; m_p=at(i); i++){
        if(i == m_len - 1){ cout<<*at(i)<<endl; }
        else{ cout<<*at(i)<<", "; }
    }
}
int * VLA::at(int i){
    if(!m_arr || i<0 || i>=m_len){ return NULL; }
    else{ return m_arr + i; }
}

int main(){
    //创建一个有n个元素的数组（对象）
    int n;
    cout<<"Input array length: ";
    cin>>n;
    VLA *parr = new VLA(n);
    //输入数组元素
    cout<<"Input "<<n<<" numbers: ";
    parr -> input();
    //输出数组元素
    cout<<"Elements: ";
    parr -> show();
    //删除数组（对象）
    delete parr;

    return 0;
}

运行结果：
Input array length: 5
Input 5 numbers: 99 23 45 10 100
Elements: 99, 23, 45, 10, 100

~VLA()就是 VLA 类的析构函数，它的唯一作用就是在删除对象后释放已经分配的内存。

函数名是标识符的一种，原则上标识符的命名中不允许出现符号，在析构函数的名字中出现的可以认为是一种特殊情况，目的是为了和构造函数的名字加以对比和区分。

注意：at() 函数只在类的内部使用，所以将它声明为 private 属性；m_len 变量不允许修改，所以用 const 进行了限制，这样就只能使用初始化列表来进行赋值。

C++ 中的 new 和 delete 分别用来分配和释放内存，它们与C语言中 malloc()、free() 最大的一个不同之处在于：用 new 分配内存时会调用构造函数，用 delete 释放内存时会调用析构函数。构造函数和析构函数对于类来说是不可或缺的，所以在C++中我们非常鼓励使用 new 和 delete。

析构函数的执行时机

在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Demo{
public:
    Demo(string s);
    ~Demo();
private:
    string m_s;
};
Demo::Demo(string s): m_s(s){ }
Demo::~Demo(){ cout<<m_s<<endl; }

void func(){
    //局部对象
    Demo obj1("1");
}

//全局对象
Demo obj2("2");

int main(){
    //局部对象
    Demo obj3("3");
    //new创建的对象
    Demo *pobj4 = new Demo("4");
    func();
    cout<<"main"<<endl;
  
    return 0;
}
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