C++ 构造函数和析构函数

1. 构造函数（Constructor）

构造函数的主要功能是初始化对象的状态，它在对象创建时自动调用。构造函数可以被重载，也可以使用默认构造函数。

1: 基本语法与规则

构造函数的名称：构造函数的名称必须与类名相同，且没有返回值类型。

默认构造函数：没有参数的构造函数称为默认构造函数。如果类中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。

MyClass obj;  // 调用默认构造函数
重载构造函数：构造函数可以被重载，这意味着一个类可以有多个构造函数，只要它们的参数列表不同。

class MyClass {
public:
    MyClass() { }                     // 默认构造函数
    MyClass(int x) { }                // 带参数的构造函数
    MyClass(int x, int y) { }         // 另一个带参数的构造函数
};
 

2: 初始化列表

初始化列表：C++支持在构造函数中使用初始化列表来初始化成员变量，尤其是常量成员变量和引用类型成员变量时，这是必须的。

3: 构造函数调用规则

• 隐式调用与显式调用：构造函数是隐式调用的，不能手动调用。但可以通过构造对象时传入参数来触发不同的构造函数。

• MyClass obj1;         // 调用默认构造函数
  MyClass obj2(10);     // 调用带参数的构造函数
   

4: 构造函数与new操作符

• 使用new操作符动态创建对象时，构造函数会被自动调用，内存分配成功后返回指向该对象的指针。
• MyClass* obj = new MyClass(10);  // 使用new操作符创建对象
   

5: 匿名对象

• 使用构造函数可以创建匿名对象，即未分配给任何变量的临时对象，通常用于一次性的操作。
• MyClass(10);  // 创建匿名对象，调用带参数的构造函数
   

6: 转换构造函数

• 如果构造函数只有一个参数，它可以被用作隐式类型转换构造函数，这有时会带来问题。可以使用 explicit 关键字来避免隐式转换。

• class MyClass {
  public:
      MyClass(int x) { }      // 允许隐式转换
  };

  MyClass obj = 10;           // 等效于 MyClass obj(10);

  class SafeClass {
  public:
      explicit SafeClass(int x) { }  // 防止隐式转换
  };

  SafeClass obj2 = 10;        // 错误：explicit阻止隐式转换
   

7: 深拷贝与浅拷贝

• 深拷贝：当类中有指针等资源需要独立管理时，应该提供一个拷贝构造函数来实现深拷贝，以避免多个对象共享同一块资源。

class MyClass {
private:
    int* data;
public:
    MyClass(int value) {
        data = new int(value);
    }
    // 拷贝构造函数，实现深拷贝
    MyClass(const MyClass& other) {
        data = new int(*(other.data));
    }
    ~MyClass() {
        delete data;
    }
};

2. 析构函数（Destructor）

析构函数的主要功能是释放对象所占用的资源。它在对象销毁时被自动调用。

1: 基本语法与规则

• 析构函数的名称：析构函数与构造函数相似，名称是类名前加~符号，且没有返回值类型。

• class MyClass {
  public:
      ~MyClass() {
          // 清理资源
      }
  };

• 不能重载析构函数：每个类只能有一个析构函数，不能重载。

• 不能带参数：析构函数不接受参数，因此不能重载。

2: 析构函数调用时机

• 当对象超出其作用域，或者使用 delete 关键字删除时，析构函数会自动调用。

{
    MyClass obj;  // 超出作用域后调用析构函数
}

MyClass* obj = new MyClass();
delete obj;      // 调用析构函数，并释放动态内存
 

3: 动态分配内存与析构函数

• 当类使用 new 动态分配内存时，需要在析构函数中使用 delete 来释放内存，避免内存泄漏。

class MyClass {
private:
    int* data;
public:
    MyClass(int value) {
        data = new int(value);
    }
    ~MyClass() {
        delete data;  // 释放动态分配的内存
    }
};
 

4: 析构函数与继承

• 在有继承关系的类中，基类的析构函数应该定义为 virtual，以确保通过基类指针删除对象时，派生类的析构函数能够被正确调用。

class Base {
public:
    virtual ~Base() {
        std::cout << "Base 析构函数调用" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    ~Derived() {
        std::cout << "Derived 析构函数调用" << std::endl;
    }
};

Base* obj = new Derived();
delete obj;  // 调用 Derived 和 Base 的析构函数
 

5: 析构顺序

• 当对象的成员是其他类的对象时，析构函数的调用顺序是：首先调用派生类的析构函数，然后按构造顺序逆序调用成员对象的析构函数，最后是基类析构函数。

3. 构造函数和析构函数的结合使用

• 对象的生命周期管理：构造函数负责对象的创建和初始化，析构函数负责对象的销毁和资源释放。它们共同管理对象的生命周期。
• RAII（Resource Acquisition Is Initialization）：资源获取即初始化。RAII是C++中常用的技术，即将资源的获取与对象的生命周期绑定，利用构造函数获取资源，利用析构函数释放资源，确保程序中不发生资源泄漏。

4. 综合示例

5. 总结

构造函数和析构函数在C++中是管理对象生命周期和资源的重要工具。熟练掌握它们的使用可以有效避免资源泄漏、内存管理错误等问题。