适合具备C语言基础的C++教程（二）
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前言
在上一则教程中，通过与 C 语言相比较引出了 C++ 的相关特性，其中就包括函数重载，引用，this 指针，以及在脱离 IDE 编写 C++ 程序时，所要用到的 Makefile的相关语法。本节所要叙述的是 C++的另外两个重要的特性，也就是构造函数和析构函数的相关内容，这两部分内容也是有别于 c语言而存在的，也是 c++的一个重要特性。
构造函数
类的构造函数是类的一种特殊的成员函数，它会在每次创建新的对象的时候执行，构造函数的名称和类的名称是完全相同的，并不会返回任何的类型，也不会返回 void。构造函数可以用于为某些成员变量设置初始值。
比方说，我们现在有如下所示的一段代码：
#include
using namespace std;
class Person{
private:
char *name;
int age;
char *work;
public:
Person() {cout << "Person()" << endl;}
};
int main(int argc, char **argv)
{
Person per;
return 0;
}
在主函数中，定义 Person per 的同时，就会自动地调用 Person() 函数，那么不难猜出，执行 test 文件的时候，输出结果如下：
上述的构造函数并没有参数，实际上在构造函数是可以具有参数的，具体的看如下所示的代码：
#include
using namespace std;
class Person
{
private:
char *name;
int age;
public:
Person(char *name, int age)
{
cout << "Person(char *,int)" << endl;
this->name = name;
this->age = age;
}
Person(){cout << "Person()" << endl;}
};
int main(int argc, char **argv)
{
Person per;
Person per2("zhangsan",18);
return 0;
}
上述代码中，定义第一个 Person 实例的时候，就会自动地调用无形参地构造函数，当实例化第二个 Person 类的时候，就会自动地调用有形参地构造函数。
这个时候，运行函数的输出结果如下所示：
可以看到调用构造函数的顺序是和实例化对象的顺序是一致的。
构造函数除了可以有形参，也可以有默认的形参，比如说下面这段代码：
#include
using namespace std;
class Person
{
private:
char *name;
int age;
public:
Person(char *name, int age, char *work = "none")
{
cout << "Person(char *,int)" << endl;
this->name = name;
this->age = age;
this->work = work;
}
Person(){cout << "Person()" << endl;}
void printInfo(void)
{
cout << "name =" << name << ",age = "<< age << ",work ="<< work << endl;
}
};
int main(int argc, char **argv)
{
Person per;
Person per2("zhangsan",18);
Person per3();
per2.printInfo();
return 0;
}
上述代码中，第一条代码和第二条代码创建了两个 Person 实例，在创建时依次调用构造函数，这里需要注意的是，第三条语句，这条语句看起来像是实例化了一个 per3 对象，但是 per3 括号里并没有实参，这其实是定义了一个函数，函数的形参为void，返回值为 Person ，并非是一个对象。这里还需要注意的一点是 per2 对象，它在调用构造函数时，形参有一个默认值，所以最终，程序输出的结果如下所示：
在实例化对象的时候，我们也可以通过定义指针的形式实现，下面代码是上述代码的一个改进，并且以指针的形式实例化了对象，代码如下所示：
#include
#include
using namespace std;
class Person
{
private:
char *name;
int age;
char *work;
public:
Person(){cout << "person()" << endl;}
Person(char *name,int age, char *work)
{
cout << "Person(char *,int, char *)" << endl;
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name,name);
this->age = age;
this->work = new char[strlen(work) + 1];
strcpy(this->work,work);
}
void printInfo(void)
{
cout << "name is:" << name << ",age is:" << age << ",work is:" << work << endl;
}
};
int main(int argc,char *argv)
{
Person per("zhangsan",18,"teacher");
Person per2;
Person *per4 = new Person;
Person *per5 = new Person(); /* 这两种方式定义的效果是一样的 */
Person *per6 = new Person[2];
Person *per7 = new Person("lisi", 18,"doctor");
per.printInfo();
per7.printInfo();
delete per4;
delete per5;
delete []per6;
delete per7;
}
上述代码中，使用了new 来分配给对象空间，再分配完之后，系统会自动的进行释放，或者说是使用手动的方式进行释放内存，在手动释放内存的时候，我们采用 delete 的方式来进行释放，当创建了两个指针数组的时候，在手动释放的时候，要在指针变量前面加上 [],在实例化指针对象的时候，也可以带上参数或者说是不带参数。下面是上述代码的运行结果：
析构函数
析构函数的引出
上述我们知道，在函数运行完之后，用 new 分配到的空间才会被释放掉，那么如果是在函数调用里用 new 获取到的空间会随着函数调用的结束而释放么，我们现在来做这样一个实验，把上述中的代码中的主函数写成 test()函数，然后在 main() 函数里调用。
代码如下所示：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Person
{
private:
char *name;
int age;
char *work;
public:
Person(){cout << "person()" << endl;}
Person(char *name,int age, char *work)
{
cout << "Person(char *,int, char *)" << endl;
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name,name);
this->age = age;
this->work = new char[strlen(work) + 1];
strcpy(this->work,work);
}
void printInfo(void)
{
//cout << "name is:" << name << ",age is:" << age << ",work is:" << work << endl;
}
};
void test(void)
{
Person per("zhangsan",18,"teacher");
Person per2;
Person *per4 = new Person;
Person *per5 = new Person(); /* 这两种方式定义的效果是一样的 */
Person *per6 = new Person[2];
Person *per7 = new Person("lisi", 18,"doctor");
per.printInfo();
per7->printInfo();
delete per4;
delete per5;
delete []per6;
delete per7;
}
int main(int argc, char **argv)
{
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
test();
cout << "run test end" << endl;
sleep(10);
return 0;
}
这是运行前的空闲内存的大小：
紧接着是函数运行完 100 0000 次的 test 函数之后的空闲内存大小：
然后，是主函数运行完之后，推出主函数之后，空闲的内存剩余量：
总结一下就是，在子函数里用 new 分配给局部变量的空间，具体来说在上述代码中的体现就是用 new给 this->name分配的空间。也就是在主函数没有运行完是不会被释放掉的，也就是说只有在主函数运行完之后，子函数里用 new 分配的空间才会被释放掉，因此，如果想要在子函数调用完之后就释放掉用 new 分配的空间，就需要编写代码来实现。而这个操作， C++ 提供了析构函数来完成，下面是使用析构函数来进行释放内存的代码：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Person
{
private:
char *name;
int age;
char *work;
public:
Person(){cout << "person()" << endl;}
Person(char *name,int age, char *work)
{
cout << "Person(char *,int, char *)" << endl;
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name,name);
this->age = age;
this->work = new char[strlen(work) + 1];
strcpy(this->work,work);
}
~Person()
{
if (this->name)
delete this->name;
if (this->work)
delete this->work;
}
void printInfo(void)
{
//cout << "name is:" << name << ",age is:" << age << ",work is:" << work << endl;
}
};
void test(void)
{
Person per("zhangsan",18,"teacher");
Person per2;
Person *per4 = new Person;
Person *per5 = new Person(); /* 这两种方式定义的效果是一样的 */
Person *per6 = new Person[2];
Person *per7 = new Person("lisi", 18,"doctor");
per.printInfo();
per7->printInfo();
delete per4;
delete per5;
delete []per6;
delete per7;
}
int main(int argc, char **argv)
{
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
test();
cout << "run test end" << endl;
sleep(10);
return 0;
}
下述就是代码运行之前，和主函数在休眠的时候的剩余内存的容量，可以看出，剩余内存的容量是一样的，换句话说，也就是在 test()函数运行完成之后，用 new 分配的空间就已经被释放掉了，就算执行了 1000000 次也没有造成内存泄漏。这也说明了我们的析构函数是有作用的。
析构函数在什么地方被调用
上述析构函数的存在避免了内存泄漏，那么析构函数是在什么时候被调用的呢，用一句话描述就是：在实例化对象被销毁的前一瞬间被调用的，另外还要注意的是构造函数可以有很多个，有参的，无参的构造函数，但是对于析构函数来讲，它只有一个，并且它是无参的。具体的来看如下所示的代码，在刚才那段代码的基础上，我们添加一些打印信息，从而推断我们析构函数调用的位置：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Person
{
private:
char *name;
int age;
char *work;
public:
Person()
{
name = NULL;
work = NULL;
}
Person(char *name,int age, char *work)
{
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name,name);
this->age = age;
this->work = new char[strlen(work) + 1];
strcpy(this->work,work);
}
~Person()
{
cout << "~Person()" << endl;
if (this->name)
{
delete this->name;
cout << "The name is:" << name << endl;
}
if (this->work)
{
delete this->work;
cout << "The work is:" << work << endl;
}
}
void printInfo(void)
{
//cout << "name is:" << name << ",age is:" << age << ",work is:" << work << endl;
}
};
void test(void)
{
Person per("zhangsan",18,"teacher");
Person *per7 = new Person("lisi", 18,"doctor");
delete per7;
}
int main(int argc, char **argv)
{
test();
return 0;
}
我们来看输出的结果:
通过上面的输出结果可以知道，先输出的是lisi，后输出的是 zhangsan,而在实例化对象的时候，是先创建的 per 对象，并初始化为 zhangsan，后创建的 per7 对象，并初始化为 lisi，再调用析构函数的时候顺序却是颠倒过来的。因此，总结一下就是：
per 这个实例化对象是在 test()函数执行完之后，再调用的析构函数，而对于 per7对象来说，是在执行 delete per7这条语句之后调用的析构函数，所以也就有了上述的输出结果。
另外，引出一点，如果我们在上述的代码中把delete per7这条语句给注释掉，那么会怎么样呢，下图是去掉该语句之后的结果：
我们看到，上述就只执行了 zhangsan的析构函数，并没有执行lisi的析构函数，这也告诉我们，在使用 new 创建的实例化对象，必须使用 delete 将其释放掉，如果没有使用 delete 来将其释放，那么在系统退出之后，会自动地释放掉它地内存，但是这个时候是不会调用它地析构函数的。
最后，关于构造函数和析构函数，如果类里没有实现任何构造函数和析构函数，那么其系统本身会调用一个默认的构造函数和析构函数。那么，除了默认的构造函数和默认的析构函数，还存在一个默认的拷贝构造函数，接下来，来叙述这个拷贝构造函数。
拷贝构造函数
默认拷贝构造函数
我们直接来看这样一段代码：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Person {
private:
char *name;
int age;
char *work;
public:
Person() {//cout <<"Pserson()"<
name = NULL;
work = NULL;
}
Person(char *name)
{
//cout <<"Pserson(char *)"<
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name, name);
this->work = NULL;
}
Person(char *name, int age, char *work = "none")
{
//cout <<"Pserson(char*, int)"<
this->age = age;
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name, name);
this->work = new char[strlen(work) + 1];
strcpy(this->work, work);
}
~Person()
{
cout << "~Person()"<<endl;
if (this->name) {
cout << "name = "<endl
delete this->name;
}
if (this->work) {
cout << "work = "<endl
delete this->work;
}
}
void printInfo(void)
{
//printf("name = %s, age = %d, work = %s\n", name, age, work);
cout<<"name = "<", age = " ", work = "<endl;
}
};
int main(int argc, char **argv)
{
Person per("zhangsan", 18);
Person per2(per);
per2.printInfo();
return 0;
}
在主函数的第二行代码中，我们可以看到我们创建了一个实例，并且传入的参数是 per，但是我们看类里面的代码实现，并没有发现有一个构造函数的形参为 Person ，那这个时候，会发生什么函数调用呢，实际上是会调用一个系统的默认构造函数，这个默认的构造函数会进行值拷贝，会将 per中的内容拷贝到 per2中去，下图是这个过程的一个示意图：
通过上图可以看到，在执行默认的拷贝构造函数的时候，执行的是值拷贝，那么相应的，per 的 name 也就指向了 address1，per2 的 name 同样也指向了 adress，从而完成了值拷贝的过程，下面是代码运行的结果：
可以看到，在输出 per2 的内容的时候，输出的是 per 的初始化内容，在主函数运行完之后，就要执行析构函数来释放使用 new 分配的空间，首先是释放 per 的内容，然后紧接着是释放 per2的内容，但是在刚刚的叙述中，使用默认构造函数进行拷贝的时候，使用的是值拷贝，从而造成的效果是 per2 的 name 和 work 指向的地址是 per 中的同一块地址，这样，在执行析构函数的时候，同一块内存空间就会被释放两次，从而导致错误。因此，使用默认的拷贝构造函数存在一定的问题，也就需要我们自己来定义拷贝构造函数，下面介绍自定义的拷贝构造函数。
自定义拷贝构造函数
我们根据在上述代码的基础上，修改得到我们自定义的拷贝构造函数如下：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Person {
private:
char *name;
int age;
char *work;
public:
Person() {//cout <<"Pserson()"<
name = NULL;
work = NULL;
}
Person(char *name)
{
//cout <<"Pserson(char *)"<
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name, name);
this->work = NULL;
}
Person(char *name, int age, char *work = "none")
{
cout <<"Pserson(char*, int)"<<endl;
this->age = age;
this->name = new char[strlen(name) + 1];
strcpy(this->name, name);
this->work = new char[strlen(work) + 1];
strcpy(this->work, work);
}
Person(Person &per)
{
cout <<"Pserson(Person &per)"<<endl;
this->age = per.age;
this->name = new char[strlen(per.name) + 1];
strcpy(this->name, per.name);
this->work = new char[strlen(per.work) + 1];
strcpy(this->work, per.work);
}
~Person()
{
cout << "~Person()"<<endl;
if (this->name) {
cout << "name = "<endl
delete this->name;
}
if (this->work) {
cout << "work = "<endl
delete this->work;
}
}
void printInfo(void)
{
//printf("name = %s, age = %d, work = %s\n", name, age, work);
cout<<"name = "<", age = "<", work = "<endl;
}
};
int main(int argc, char **argv)
{
Person per("zhangsan", 18);
Person per2(per);
per2.printInfo();
return 0;
}
上述中，我们编写了一个拷贝构造函数，函数的形参是 Person 类的引用，然后我们在主函数中传入 per 实参，程序执行的结果如下图所示：
通过图片代码的运行结果我们也可以知道，在执行主函数的第二行代码的时候，调用了默认的拷贝构造函数。
对象的构造顺序
在上述代码的基础上，比如说我们存在如下几个实例化对象。
Person per_g("per_g", 10);
void func(void)
{
Person per_func("per_func",11);
static Person per_func_s("per_func_s",11);
}
int main(int argc,char **argv)
{
Person per_main("per_main",11);
static Person person_main_s("person_main_s",11);
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
func();
Person per_for("per_for",i);
}
return 0;
}
紧接着，我们来看上述代码的执行结果，结果如下图所示：
通过上述的结果，我们可以得出：
实例化类的构造顺序是按照定义的顺序进行构造的，全局的实例化对象会在主函数执行前被构造，然后紧接着构造的是在主函数定义的实例化对象 per_main 和 per_main_s，构造的顺序不会因为其实例化对象是 static 而发生改变，紧接着就是函数 func里面的 per_func和 per_func_s。在退出 func的时候，会释放掉 func中的局部变量，这个时候会调用 per_func的析构函数，但是这时是不会释放掉 func中的 per_func_s，因为它是 static 的，紧接着会构造 per_for对象，当一个 for循析构函数。环执行完毕之后，就会将刚刚那个构造的 per_for对象释放掉，也就是会调用析构函数。紧接着，我们继续调用 func函数，在 func函数里面，会执行 per_fun的构造函数，但是不会执行 per_fun_s的构造函数，因为已经构造过了，在最后，主函数运行完毕之后，以此释放实例化的空间，首先会释放掉 per_main，然后释放 per_main_s，紧接着释放全局变量的空间per_g。
在类里初始化类对象
在刚刚说到的类里面，我们继续添加新的代码，同样的，我们有如下所示的这样一个类：
class
{
private:
Person father;
Person mother;
int student_id;
public:
Student(int id, char *father, char *mother, int father_age = 49, int mother_age = 39) : mother(mother,mother_age),father(father,father_age)
{
cout << "Student(int id, char *father, char *mother, int father_age, int mother_age)" << endl;
}
};
int main(int argc, char **argv)
{
Student s(100,"Bill","Lisa")
return 0;
}
上述代码运行就会输出如下所示的信息：
这样的操作，就会首先调用的是 father的构造函数，然后，紧接着再调用的是 mother的构造函数，然后，才是调用的 Student的构造函数，在主函数执行完毕之后，执行析构函数的顺序又和刚刚的相反。
小结
上述便是关于 C++比较核心的两个概念，构造函数以及析构函数两大特性，除了讲述了两大特性的基本概念之外，也叙述了为什么要适用析构函数，以及析构函数调用的位置，同时也叙述了拷贝构造函数的相关内容。在本节的末尾也讲述了构造的顺序以及析构的顺序，最后，给出了一种在类里面初始化类对象的一种方法。
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