C++奇迹之旅:构造函数

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📝类的6个默认成员函数

如果一个类中什么成员都没有,简称为空类

空类中真的什么都没有吗?并不是,任何类在什么都不写时,编译器会自动生成以下6个默认成员函数。默认成员函数:用户没有显式实现,编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。

cpp 复制代码
class Date {};

🌠 构造函数

🌉 概念

对于以下Date类:

cpp 复制代码
class Date
{
public:
	void Init(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
int main()
{
	Date d1;
	d1.Init(2006, 6, 27);
	d1.Print();

	Date d2;
	d2.Init(2022, 7, 6);
	d2.Print();
	return 0;
}

对于Date类,可以通过 Init 公有方法给对象设置日期,但如果每次创建对象时都调用该方法设置信息,未免有点麻烦,那能否在对象创建时,就将信息设置进去呢?

构造函数 是一个特殊的成员函数名字与类名相同 ,创建类类型对象时由编译器自动调用 ,以保证每个数据成员都有 一个合适的初始值,并且在对象整个生命周期内只调用一次

🌉特性

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。

其特征如下:

  1. 函数名类名相同。
  2. 无返回值。
  3. 对象实例化时编译器自动调用对应的构造函数。
  4. 构造函数可以重载。
    构造函数可以重载,主要分为两类:
  • 无参构造函数
cpp 复制代码
class Date
{
public:
	//无参构造函数
	Date()
	{}

	void print()
	{
		cout << _year << _month << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;//调用无参构造函数
	
	d1.print();
	return 0;
}

这样的无参构造,依然是初始化为随机数。

注意:如果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

  • 带参构造函数
cpp 复制代码
class Date
{
public:
	//带参构造函数
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}


	void print()
	{
		cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d2(2024, 4, 15);//调用带参构造函数
						//带参是要直接在后面加括号的
	d2.print();
	return 0;
}

调用带参构造函数,带参是要直接在后面加括号的

两者结合,构成重载关系:

  1. 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。

没有显示构造函数

代码可以通过编译,因为编译器生成了一个无参的默认构造函数,对象实例化,编译器调用自动调用默认构造函数,这多好啊,都不用自己实现,但是使用编译器实现的默认构造函数出来初始化的数据是随机值,不是0,这就有点麻烦了。

而如果我们显示实现呢?

cpp 复制代码
class Date
{
public:
	//如果用户显式定义了构造函数,编译器将不再生成
	Date(int year, int month, int day)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void print()
	{
		cout << _year << '-' << _month << '-' << _day << endl;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d2(2024, 4, 15);//调用带参构造函数
						//带参是要直接在后面加括号的
	d2.print();
	return 0;
}

一旦自己显式定义任何构造函数,编译器将不再生成。

  1. 关于编译器生成的默认成员函数,很多童鞋会有疑惑:不实现构造函数的情况下,编译器会生成默认的构造函数。但是看起来默认构造函数又没什么用?d对象调用了编译器生成的默认构造函数,但是d对象_year/_month/_day,依旧是随机值。也就说在这里编译器生成的默认构造函数并没有什么用?? (有些编译器可能会初始化为0,但是C++标准并没有规定)

解答: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数据类型,如:int/char...,自定义类型就是我们使用class/struct/union等自己定义的类型,看看

下面的程序,就会发现编译器生成默认的构造函数会对自定类型成员_t调用的它的默认构造函数。

让让我们看看以下这个代码:

cpp 复制代码
class A
{
public:
	A()
	{
		_a = 0;
		cout << "A()" << endl;
	}

private:
	int _a;
};


class Date
{
public:
	// 我们没写,有没有构造函数?有->编译器自动生成
	// 内置类型/基本类型 int/char/double.../指针 
	// 自定义类型       class/struct...
	// 编译器自动生成构造函数,对于内置类型成员变量,没有规定要不要做处理!(有些编译器会处理)
	//                       对于自定义类型成员变量才会调用他的无参构造
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}

private:
	int _year; // 年
	int _month; // 月
	int _day; // 日

	A _aa;
};


int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();

	return 0;
}

开始运行图:这些都是编译器给的随机值

结束运行图:编译器对自定义类型成员变量去调用它的无参构造 ,对内置类型不做处理,当你编译器跑出了随机值或者0,也不要奇怪,不同编译器不同实现。

总结:如果在Time这个类中如果没有Time()成员函数初始化赋值,那继续像类Date这样自定义一个类型,那他会继续调用下一个自定义类的默认构造函数,如果后面的类还有,那么他就会不断查找下去,直到最后内置类型有初始化了,或者说没有自定义类型了。
总结一句话:自定义类型的终点还是内置类型
我们没写,有没有构造函数?有,编译器自动生成,内置类型/基本类型 int/char/double.../指针 ,对于自定义类型 class/struct...编译器自动生成构造函数,对于内置类型成员变量,没有规定要不要做处理!(有些编译器会处理)
对于自定义类型成员变量才会调用他的无参构造

我们再看这个代码:

cpp 复制代码
class Time
{
public:
	Time()
	{
		cout << "Time()" << endl;
		_hour = 0;
		_minute = 0;
		_second = 0;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year;
	int _month;
	int _day;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

对于内置数据类型的成员变量,它们在默认构造函数中不会被初始化,所以它们的值是未定义的,也就是随机值。而对于自定义类型的成员变量,编译器会调用它们的默认构造函数来初始化,但是如果这个自定义类型也没有定义默认构造函数,那么它的成员变量也会是未定义的值,像Time()构造函数中,我们给他的成员初始化为0。

注意:C++11中针对内置类型不初始化的缺陷,有打了补丁,即:内置类型成员变量在类中声明可以给默认值。

cpp 复制代码
class Time
{
public:
	Time()
	{
		cout << "Time()" << endl;
		_hour = 0;
		_minute = 0;
		_second = 0;
	}
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
};
class Date
{
private:
	// 基本类型(内置类型)
	int _year = 1970;
	int _month = 1;
	int _day = 1;
	// 自定义类型
	Time _t;
};
int main()
{
	Date d;
	return 0;
}

这个给默认值不叫初始化,叫做给缺省值,因为在类中,内置类型里的这些是声明,不是定义,没有分配内存空间,所以不能赋值初始化。

小提示:

这里当我们调试时,按下F11它是直接跳转到time()的成员内部,那中间的内置类型不过一遍吗?因此我们再稍微改改,看看以下代码:

cpp 复制代码
class Time
{
public:
	Time(int hour = 1, int minute = 1, int second = 1)
	{
		cout << "Time()" << endl;
		_hour = hour;
		_minute = minute;
		_second = second;
	}
private:
	int _hour = 9;
	int _minute = 8;
	int _second = 7;
};

动态调试图:

这里我们看到他并不是跳过内置类型,然后直接调用自定义类型,真正过程是略过一下内置类型,然后在构造函数中用参数覆盖了内置类型的值。

那自动生成的构造函数意义何在?编译器生成的默认构造函数确实没有什么用,因为它并不会初始化类的成员变量。

如果在Time这个类中如果没有Time()成员函数初始化赋值,那继续像类Date这样自定义一个类型,那他会继续调用下一个自定义类的默认构造函数,如果后面的类还有,那么他就会不断查找下去,直到最后内置类型有初始化了,或者说没有自定义类型了。
总结一句话:自定义类型的终点还是内置类型

🌉三种默认构造函数

无参的构造函数和全缺省的构造函数都称为默认构造函数,并且默认构造函数只能有一个。注意:无参构造函数、全缺省构造函数、我们没写编译器默认生成的构造函数,都可以认为是默认构造函数

cpp 复制代码
class Date
{
public:
	Date()
	{
		_year = 1900;
		_month = 1;
		_day = 1;
	}
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};
// 以下测试函数能通过编译吗?
int Test()
{
	Date d1;

	return 0;
}

这段代码不能通过编译。编译器会报错 "C2668: 'Date::Date': 对重载函数的调用不明确"。

出现这个错误的原因是,在 main() 函数中,当创建 Date d1 对象时,编译器无法确定应该调用哪个构造函数。

这是因为 Date() 构造函数和 Date(int, int, int) 构造函数都可以匹配 Date d1 的初始化,编译器无法确定应该调用哪个构造函数,产生调用歧义。因此我们可以使用一个即可,用的比较多的是这种全缺省构造函数:

cpp 复制代码
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
 {
 _year = year;
 _month = month;
 _day = day;
 }

实践中总结:

1、一般情况构造函数都需要我们自己显示的去实现

2、只有少数情况下可以让编译器自动生成构造函数

类似MyQueue,成员全是自定义类型


🚩总结

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