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C++析构函数详解

创建对象时系统会自动调用构造函数进行初始化工作,同样,销毁对象时系统也会自动调用一个函数来进行清理工作,例如释放分配的内存、关闭打开的文件等,这个函数就是析构函数。

析构函数(Destructor)也是一种特殊的成员函数,没有返回值,不需要程序员显式调用(程序员也没法显式调用),而是在销毁对象时自动执行。构造函数的名字和类名相同,而析构函数的名字是在类名前面加一个~符号。

注意:析构函数没有参数,不能被重载,因此一个类只能有一个析构函数。如果用户没有定义,编译器会自动生成一个默认的析构函数。

上节我们定义了一个 VLA 类来模拟变长数组,它使用一个构造函数为数组分配内存,这些内存在数组被销毁后不会自动释放,所以非常有必要再添加一个析构函数,专门用来释放已经分配的内存。请看下面的完整示例:
#include <iostream>
using namespace std;

class VLA{
public:
    VLA(int len);  //构造函数
    ~VLA();  //析构函数
public:
    void input();  //从控制台输入数组元素
    void show();  //显示数组元素
private:
    int *at(int i);  //获取第i个元素的指针
private:
    const int m_len;  //数组长度
    int *m_arr; //数组指针
    int *m_p;  //指向数组第i个元素的指针
};

VLA::VLA(int len): m_len(len){  //使用初始化列表来给 m_len 赋值
    if(len > 0){ m_arr = new int[len];  /*分配内存*/ }
    else{ m_arr = NULL; }
}
VLA::~VLA(){
    delete[] m_arr;  //释放内存
}
void VLA::input(){
    for(int i=0; m_p=at(i); i++){ cin>>*at(i); }
}
void VLA::show(){
    for(int i=0; m_p=at(i); i++){
        if(i == m_len - 1){ cout<<*at(i)<<endl; }
        else{ cout<<*at(i)<<", "; }
    }
}
int * VLA::at(int i){
    if(!m_arr || i<0 || i>=m_len){ return NULL; }
    else{ return m_arr + i; }
}

int main(){
    //创建一个有n个元素的数组(对象)
    int n;
    cout<<"Input array length: ";
    cin>>n;
    VLA *parr = new VLA(n);
    //输入数组元素
    cout<<"Input "<<n<<" numbers: ";
    parr -> input();
    //输出数组元素
    cout<<"Elements: ";
    parr -> show();
    //删除数组(对象)
    delete parr;

    return 0;
}
运行结果:
Input array length: 5
Input 5 numbers: 99 23 45 10 100
Elements: 99, 23, 45, 10, 100

~VLA()就是 VLA 类的析构函数,它的唯一作用就是在删除对象(第 53 行代码)后释放已经分配的内存。

函数名是标识符的一种,原则上标识符的命名中不允许出现~符号,在析构函数的名字中出现的~可以认为是一种特殊情况,目的是为了和构造函数的名字加以对比和区分。

注意:at() 函数只在类的内部使用,所以将它声明为 private 属性;m_len 变量不允许修改,所以用 const 进行了限制,这样就只能使用初始化列表来进行赋值。

C++ 中的 new 和 delete 分别用来分配和释放内存,它们与C语言中 malloc()、free() 最大的一个不同之处在于:用 new 分配内存时会调用构造函数,用 delete 释放内存时会调用析构函数。构造函数和析构函数对于类来说是不可或缺的,所以在C++中我们非常鼓励使用 new 和 delete。

析构函数的执行时机

析构函数在对象被销毁时调用,而对象的销毁时机与它所在的内存区域有关。不了解内存分区的读者请阅读《C语言内存精讲》专题。

在所有函数之外创建的对象是全局对象,它和全局变量类似,位于内存分区中的全局数据区,程序在结束执行时会调用这些对象的析构函数。

在函数内部创建的对象是局部对象,它和局部变量类似,位于栈区,函数执行结束时会调用这些对象的析构函数。

new 创建的对象位于堆区,通过 delete 删除时才会调用析构函数;如果没有 delete,析构函数就不会被执行。

下面的例子演示了析构函数的执行。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Demo{
public:
    Demo(string s);
    ~Demo();
private:
    string m_s;
};
Demo::Demo(string s): m_s(s){ }
Demo::~Demo(){ cout<<m_s<<endl; }

void func(){
    //局部对象
    Demo obj1("1");
}

//全局对象
Demo obj2("2");

int main(){
    //局部对象
    Demo obj3("3");
    //new创建的对象
    Demo *pobj4 = new Demo("4");
    func();
    cout<<"main"<<endl;
  
    return 0;
}
运行结果:
1
main
3
2

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