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在C++ 编程中，类的特殊成员函数扮演着至关重要的角色，它们负责对象的创建、复制以及销毁过程。本文将深入探讨构造函数、拷贝构造函数和析构函数的概念、特性及应用场景，并结合代码示例进行详细说明。
一、构造函数
1. 概念
构造函数是一个特殊的成员函数，名字与类名相同。在创建类类型对象时由编译器自动调用，主要任务是初始化对象的数据成员，确保每个数据成员都有一个合适的初始值，并且在对象的整个生命周期内只调用一次。
2. 特性
- 函数名与类名相同：这是构造函数的显著特征，通过函数名就能明确它所属的类。
- 无返回值：构造函数不返回任何值，它专注于对象的初始化工作。
- 自动调用：当对象实例化时，编译器会自动调用对应的构造函数。
- 可重载：可以定义多个参数列表不同的构造函数，以满足不同的初始化需求，这就是构造函数的重载。
3. 示例代码
cpp
class Date {
public:
// 无参构造函数
Date() {
_year = 1900;
_month = 1;
_day = 1;
}
// 带参构造函数
Date(int year, int month, int day) {
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
void TestDate() {
Date d1; // 调用无参构造函数
Date d2(2015, 1, 1); // 调用带参构造函数
}
1. 要点
如果类中没有显式定义(只进行简单声明)构造函数，C++ 编译器会自动生成一个无参的默认构造函数。但一旦用户显式定义了任何构造函数，编译器将不再生成默认构造函数。同时，使用无参构造函数创建对象时，对象后面不要跟括号，否则会被当成函数声明。
二、拷贝构造函数
1. 概念
拷贝构造函数是构造函数的一种重载形式，只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用（一般常用 const 修饰），在使用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。
2. 特性
- 构造函数的重载形式：本质上是构造函数的一种特殊情况，用于对象的复制操作。
- 参数要求：参数只有一个且必须是类类型对象的引用。使用传值方式会引发无穷递归调用，因为传值时会调用拷贝构造函数来复制实参，从而陷入无限循环，编译器会直接报错。
- 默认生成：若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。默认的拷贝构造函数对对象按内存存储按字节序完成拷贝，即浅拷贝（值拷贝）。
3. 示例代码
cpp
class Date {
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1) {
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// 正确的拷贝构造函数写法
Date(const Date& d) {
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main() {
Date d1;
Date d2(d1); // 调用拷贝构造函数
return 0;
}
1. 要点
对于简单的类，默认的拷贝构造函数（浅拷贝）可能已经足够。但当类中涉及资源申请（如动态内存分配）时，浅拷贝会带来问题，比如多个对象指向同一块资源，在对象析构时可能导致资源重复释放或内存泄漏，此时就需要显式实现深拷贝构造函数。
三、析构函数
1. 概念
析构函数与构造函数功能相反，它不是完成对对象本身的销毁（局部对象销毁工作由编译器完成），而是在对象销毁时自动调用，用于完成对象中资源的清理工作，比如释放动态分配的内存等。
2. 特性
- 函数名：在类名前加上字符 ~ 作为函数名。
- 无参数无返回值类型：析构函数不接受参数，也不返回任何值。
- 唯一性：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，且析构函数不能重载。
- 自动调用：当对象生命周期结束时，C++ 编译系统会自动调用析构函数。
3. 示例代码
cpp
class Stack {
public:
Stack(size_t capacity = 3) {
_array = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * capacity);
if (NULL == _array) {
perror("malloc申请空间失败!!!");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
~Stack() {
if (_array) {
free(_array);
_array = NULL;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
int _capacity;
int _size;
};
void TestStack() {
Stack s;
s.Push(1);
s.Push(2);
}
1. 要点
如果类中没有申请资源，析构函数可以不写，直接使用编译器生成的默认析构函数即可，比如简单的日期类 Date 。但当类中有资源申请时，必须显式定义析构函数来释放资源，否则会造成资源泄漏，像 Stack 类这种涉及动态内存分配的情况。
总之，构造函数、拷贝构造函数和析构函数在C++ 类的对象生命周期管理中起着关键作用，正确理解和使用它们，能确保程序的正确性和资源管理的有效性。