第七讲：构造函数与析构函数
本讲基本要求
* 掌握：构造和析构函数概念、初始化、作用。
* 理解：构造构函的重载; 带参数的构造函数两种表达格式。
重点、难点
* 构造和析构函数概念、初始化、作用。
通过前两章的学习，我们已经对类和对象有了初步的了解。在本章中将对类和对象进行进一步的讨论。在这一章中将会遇到一些稍为复杂的概念,请同学们多用心学，是C++的基础，也是面象对象编程的基础。
一、构造函数
1、对象的初始化
对象的初始化和结构体变量的初始化是差不多的，在一个花括号内顺序列出各公用数据成员的值，两个值之间用逗号分隔。如：
class Time
{ public： //声明为公用成员
hour；
minute；
sec；
}；
Time t1={14，56，30}； //将tl初始化为14：56：30
说明：
1、如果数据成员是私有的，或者类中有private或protected的成员，就不能用这种方法初始化。
在建立一个对象时，常常需要作某些初始化的工作。
2、类的数据成员是不能在声明类时初始化的。下面的写法是错误的：
class Time
{ hour=0； //不能在类定义中对数据成员初始化
minute=0；
sec=0；
}；
因为类并不是一个实体，而是一种抽象类型，并不占存储空间，显然无处容纳数据。如果一个类中所有的成员都是公用的，则可以在定义对象时对数据成员进行初始化。
3、用成员函数来对对象中的数据成员赋初值的(例如上章中3中的set_time函数)。从例3中可以看到，用户在主函数中调用set_time函数来为数据成员赋值。如果对一个类定义了多个对象，而且类中的数据成员比较多，那么，程序就显得非常臃肿烦琐，这样的程序哪里还有质量和效率?
2、构造函数的作用
构造函数的作用：面象对象的编程提供了构造函数(constructor)来处理对象的初始化。构造函数是一种特殊的成员函数，与其他成员函数不同，不需要用户来调用它，而是在建立对象时自动执行。构造函数的名字必须与类名同名，而不能由用户任意命名，以便编译系统能识别它并把它作为构造函数处理。它不具有任何类型，不返回任何值。构造函数的功能是由用户定义的，用户根据初始化的要求设计函数体和函数参数。
无参数构造函数格式：
类名（ ）
{ 类数据成员的初始化定义 }
例1 在例2．3的基础上定义构造成员函数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Time
{ public: //私有数据成员
Time() //定义构造成员函数，函数名与类名相同
{ hour=0; //利用构造函数对对象中的数据成员赋初值
minute=0;
sec=0;
}
void set_time(); //函数声明
void show_time(); //函数声明
private: //私有数据成员
int hour;
int minute;
int sec;
};
void Time::set_time() //定义成员函数，向数据成员赋值
{ cin>>hour;
cin>>minute;
cin>>sec;
}
void Time::show_time() //定义成员函数，输出数据成员的值
{ cout<<hour<<":"<<minute<<":"<<sec<<endl; }
int main()
{ Time t1; //建立对象t1，同时调用构造函数t1.Time()
t1.set_time(); //对tl的数据成员赋值
t1.show_time(); //显示t1的数据成员的值
Time t2; //建立对象t2，同时调用构造函数t2.Time()
t2.show_time(); //显示t2的数据成员的值
return 0;
}
程序运行的情况为：
10 25 54／ (从键盘输入新值赋给t1的数据成员)
l0：25：54 (输出t1的时、分、秒值)
0：0：0 (输出t2的时、分、秒值)
构造函数的使用说明：
(1)在类对象进入其作用域时调用构造函数,构造函数一般声明为 public。
(2)构造函数没有返回值，因此也不需要在定义构造函数时声明类型，构造函数的作用主要是用来对对象进行初始化。
(3)构造函数不需用户调用，也不能被用户调用。
(4)在构造函数的函数体中不仅可以对数据成员赋初值，而且可以包含其他语句。但是一般不提倡在构造函数中加入与初始化无关的内容，以保持程序的清晰。
(5)如果用户自己没有定义构造函数，则系统会自动生成一个构造函数，只是这个构造函数的函数体是空的，也没有参数，不执行初始化操作。
3、带参数的构造函数
带参数的构造函数定义格式为：
构造函数名(类型1形参1，类型2形参2，…)
调用带参数的构造函数在定义对象一般格式为：
类名对象名(实参1，实参2，…)；
例2 有两个长方柱，其长、宽、高分别为：(1)12，25，30；(2)15，30，2l。分别求它们的体积。编写一个程序，在类中用带参数的构造函数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{ public:
Box(int,int,int); //声明带参数的构造函数
int volume(); //声明计算体积的函数
private:
int height;
int width;
int length;
};
//在类外定义带参数的构造函数
Box::Box(int h,int w,int len)
{ height=h；
width=w；
length=len；}int Box::volume() //定义计算体积的函数
{ return(height*width*length); }int main()
{ Box box1( 12,25,30 );
cout<<"The volume of box1 is "<<box3.volume()<<endl;
Box box2(15,30,20);
cout<<"The volume of box2 is "<<box2.volume()<<endl;
return 0; }程序运行结果如下：
The volume Of boxl is 9000
The volume of box2 is 9450
可以知道：
(1)带参数的构造函数中的形参，其对应的实参在定义对象时给定。
(2)用这种方法可以方便地实现对不同的对象进行不同的初始化。
4、用参数初始化表对数据成员初始化
参数初始化表来实现对数据成员的初始化。这种方法不在函数体内对数据成员初始化，而是在函数首部实现。
用参数初始化表对数据成员初始化定义格式：
类名（型参列表）：数据成员（型参）列表{ }
例如：例2中定义构造函数可以改用以下形式：
Box::Box(int h，int w，int len)：height(h)，width(w)，length(len){ }
5、构造函数的重载
在一个类中可以定义多个构造函数，以便对类对象提供不同的初始化的方法，供用户选用。这些构造函数具有相同的名字，而参数的个数或参数的类型不相同。这称为构造函数的重载。
例3 在例2的基础上，定义两个构造函数，其中一个无参数，一个有参数。
#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{ public:
Box(); //声明一个无参的构造函数
Box(int h,int w ,int len):height(h),width(w),length(len){}
//声明一个有参的构造函数，用参数的初始化表对数据成员初始化
int volume();
private:
int height;
int width;
int length; };Box::Box() //定义一个无参的构造函数
{ height=10;
width=10;
length=10; }int Box::volume()
{ return(height*width*length); }int main()
{ Box box1; // 建立对象box1不指定实参
cout<<"The volume of box1 is "<<box1.volume()<<endl;
Box box2(15,30,25); //建立对象box2，指定3个实参
cout<<"The volume of box2 is "<<box2.volume()<<endl;
return 0; }
说明：
(1)在调用构造函数时不必给出实参的构造函数，称为默认构造函数(default constructor)，无参的构造函数属于默认构造函数。
(2)如果在建立对象时选用的是无参构造函数，应注意正确书写定义对象的语句。在程序中不应出现调用无参构造函数(如Box())，请记住：构造函数是不能被用户显式调用的。
(3)尽管在一个类中可以包含多个构造函数，但是对于每一个对象来说，建立对象时只执行其中一个构造函数，并非每个构造函数都被执行。
6、使用默认参数的构造函数
例4 将例3程序中的构造函数改用含默认值的参数，长、宽、高的默认值均为10。
#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{ public:
Box(int w=10,int h=10,int len=10); //在声明构造函数时指定默认参数
int volume();
private:
int height;
int width;
int length; };Box::Box(int w,int h,int len) //在定义函数叫可以不再指定参数的默认值
{ height=h;
width=w;
length=len; }int Box::volume()
{ return(height*width*length); }int main()
{ Box box1; //没有给定实参
cout<<"The volume of box1 is "<<box1.volume()<<endl;
Box box2(15); //只给定1个实参
cout<<"The volume of box2 is "<<box2.volume()<<endl;
Box box3(15,30); //只给定2个实参
cout<<"The volume of box3 is "<<box3.volume()<<endl;
Box box4(15,30,20); //给定3个实参
cout<<"The volume of box4 is "<<box4.volume()<<endl;
return 0; }程序运行结果为
The volume Of boxl is 1000
The volume Of box2 is 1500
The volumc Of box3 is 40500
The volume Of box4 is 9000
说明：
(1)指定构造函数的默认参数?应该在声明构造函数时指定默认值，而不能只在定义构造函数时指定默认值。
(2)程序第5行在声明构造函数时，形参名可以省略。
(3)如果构造函数的全部参数都指定了默认值，则在定义对象时可以给一个或几个实参，也可以不给出实参。由于不需要实参也可以调用构造函数，因此全部参数都指定了默认值的构造函数也属于默认构造函数。前面曾提到过：一个类只能有一个默认构造函数，也就是说，可以不使用参数而调用的构造函数，一个类只能有一个。其道理是显然的，为了避免调用时的歧义性。如果同时定义了下面两个构造函数，是错误的。
Box()； //声明一个无参的构造函数
Box(int=10，int=10，int=10)；//声明一个全部参数都指定了默认值的构造函数因为在建立对象时，如果写成
Box boxl；
编译系统无法识别应该调用哪个构造函数，编译时报错, 应该避免出现了歧义性。
(4)在一个类中定义了全部是默认参数的构造函数后，不能再定义重载构造函数。一般不应同时使用构造函数的重载和有默认参数的构造函数。
二、析构函数
定义：析构函数(destructor)也是一个特殊的成员函数，它的作用与构造函数相反，它的名字是类名的前面加一个“-”符号。
作用：析构函数是与构造函数作用相反的函数。当对象的生命期结束时，会自动执行析构函数。具体地说如果出现以下几种情况，程序就会执行析构函数：
1、如果在一个函数中定义了一个对象(它是自动局部对象)，当这个函数被调用结束时，对象应该释放，在对象释放前自动执行析构函数。
2、static局部对象在函数调用结束时对象并不释放，因此也不调用析构函数，只在main函数结束或调用exit函数结束程序时，才调用static局部对象的析构函数。
3、如果定义了一个全局对象，则在程序的流程离开其作用域时(如main函数结束或调用exit函数)时，调用该全局对象的析构函数。
4、如果用new运算符动态地建立了一个对象，当用delete运算符释放该对象时，先调用该对象的析构函数。
例5 包含构造函数和析构函数的程序。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student //声明Student类
{ public:
Student(int n,string nam,char s) //定义构造函数
{ num=n; name=nam; sex=s;
cout<<"Constructor called."<<endl;//输出有关信息
}
~Student() //定义析构函数
{ cout<<"Destructor called."<<endl;} //输出有关信息
void display() //定义成员函数
{ cout<<"num:"<<num<<endl;
cout<<"name:"<<name<<endl;
cout<<"sex:"<<sex<<endl<<endl; }
private:
int num;
string name;
char sex;
};
int main()
{ Student stud1(10010,"Wang_li",'f'); //建立对象studl
stud1.display(); //输出学生l的数据
Student stud2(10011,"Zhang_fun",'m'); //定义对象stud2
stud2.display(); //输出学生2的数据
return 0; }程序运行结果如下：
Constructor called． (执行studl的构造函数)
num:lOOlO (执行studl的display函数)
name:Wang_li
sex:fConstructor called． (执行stud2的构造函数)
num:10011 (执行stud2的display函数)
name:Zhang_fun
sex:m
Destructor called． (执行stud2的析构函数)
Destructor called． (执行smdl的析构函数)
三、调用构造函数和析构函数的顺序
在使用构造函数和析构函数时，需要特别注意对它们的调用时间和调用顺序。
其对应的析构函数最先被调用。如图所示。可简记为：先构造的后析构，后构造的先析构。它相当于一个栈，先进后出。
下面归纳一下什么时候调用构造函数和析构函数：
(1)在全局范围中定义的对象(即在所有函数之外定义的对象)，它的构造函数在文件中的所有函数(包括main函数)执行之前调用。但如果一个程序中有多个文件，而不同的文件中都定义了全局对象，则这些对象的构造函数的执行顺序是不确定的。当main函数执行完毕或调用exit函数时(此时程序终止)，调用析构函数。
(2)如果定义的是局部自动对象(例如在函数中定义对象)，则在建立对象时调用其构造函数。如果函数被多次调用，则在每次建立对象时都要调用构造函数。在函数调用结束、对象释放时先调用析构函数。
(3)如果在函数中定义静态(static)局部对象，则只在程序第一次调用此函数建立对象时调用构造函数一次，在调用结束时对象并不释放，因此也不调用析构函数，只在main函数结束或调用exit．函数结束程序时，才调用析构函数。