创建一个对象时,常常需要作某些初始化的工作,例如对数据成员赋初值。
注意,类的数据成员是不能在声明类时初始化的。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。如:
- class Time
- {
- public : //声明为公用成员
- hour;
- minute;
- sec;
- };
- Time t1={14,56,30}; //将t1初始化为14:56:30
这种情况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。但是,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。
这里的几个例子(C++面向对象程序设计举例)是用成员函数来对对象中的数据成员赋初值的(例如例8.3中的set_time函数)。从例8.3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。
构造函数的作用
为了解决这个问题,C++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。
【例9.1】在例8.3基础上定义构造成员函数。
- #include <iostream>
- using namespace std;
- class Time
- {
- public :
- Time( )
- {
- hour=0;
- minute=0;
- sec=0;
- }
- void set_time( );
- void show_time( );
- private :
- int hour;
- int minute;
- int sec;
- };
- void Time::set_time( )
- {
- cin>>hour;
- cin>>minute;
- cin>>sec;
- }
- void Time::show_time( )
- {
- cout<<hour<<":"<<minute<<":"<<sec<<endl;
- }
- int main( )
- {
- Time t1;
- t1.set_time( );
- t1.show_time( );
- Time t2;
- t2.show_time( );
- 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)
10:25:54 (输出t1的时、分、秒值)
0:0:0 (输出t2的时、分、秒值)
在类中定义了构造函数Time,它和所在的类同名。在建立对象时自动执行构造函数,它的作用是对该对象中的数据成员赋初值0。请不要误认为是在声明类时直接对程序数据成员陚初值(那是不允许的),赋值语句是写在构造函数函数体中的,只有在调用构造函数时才执行这些赋值语句,对当前的对象中的数据成员赋值。
上面是在类内定义构造函数的,也可以只在类内对构造函数进行声明而在类外定义构造函数。将程序中的第4~7行改为下面一行:
Time( ); //对构造函数进行声明
在类外定义构造函数:
- Time::Time( ) //在类外定义构造成员函数,要加上类名Time和域限定符“::”
- {
- hour=0;
- minute=0;
- sec=0;
- }
有关构造函数的使用,有以下说明:
- 在类对象进入其作用域时调用构造函数。
- 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,这是它和一般函数的一个重要的不同之点。
- 构造函数不需用户调用,也不能被用户调用。
- 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。
- 如果用户自己没有定义构造函数,则C++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。
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。
在C++中“~”是位取反运算符,从这点也可以想到,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:
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
析构函数的作用并不是删除对象,而是在撤销对象占用的内存之前完成一些清理工作,使这部分内存可以被程序分配给新对象使用。程序设计者事先设计好析构函数,以完成所需的功能,只要对象的生命期结束,程序就自动执行析构函数来完成这些工作。
注意:析构函数不返回任何值,没有函数类型,也没有函数参数。因此它不能被重载。一个类可以有多个构造函数,但只能有一个析构函数。
实际上,析构函数的作用并不仅限于释放资源方面,它还可以被用来执行“用户希望在最后一次使用对象之后所执行的任何操作”,例如输出有关的信息。这里说的用户是指类的设计者,因为,析构函数是在声明类的时候定义的。也就是说,析构函数可以完成类的设计者所指定的任何操作。
一般情况下,类的设计者应当在声明类的同时定义析构函数,以指定如何完成“清理”的工作。如果用户没有定义析构函数,C++编译系统会自动生成一个析构函数,但它只是徒有析构函数的名称和形式,实际上什么操作都不进行。想让析构函数完成任何工作,都必须在定义的析构函数中指定。
【例9.5】包含构造函数和析构函数的C++程序。
- #include<string>
- #include<iostream>
- 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. The num is "<<num<<"."<<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stud1
- stud1.display( ); //输出学生1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stud1的构造函数)
num: 10010 (执行stud1的display函数)
name:Wang_li
sex: f
Constructor 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. The num is 10011. (执行stud2的析构函数)
Destructor called. The num is 10010. (执行stud1的析构函数)