C++中构造函数和析构函数

目录

• 一、基础概念题
  • 1. 什么是构造函数和析构函数？它们的作用是什么？
  • 2. 如果没有显式定义构造函数和析构函数，会发生什么？
• 二、构造函数相关题
  • 3. 什么是拷贝构造函数？什么时候会被调用？
  • 4. 什么是移动构造函数（C++11）？它与拷贝构造函数的区别？
  • 5. 构造函数能否是虚函数？为什么？
  • 6. 构造函数抛出异常会导致什么问题？如何解决？
• 三、析构函数相关题
  • 7. 析构函数能否抛出异常？为什么？
  • 8. 为什么基类的析构函数需要声明为虚函数？
  • 9. 什么是“虚析构函数”的必要性？举例说明。
• 四、综合应用题
  • 10. 以下代码的输出是什么？分析原因。
  • 11. 以下代码有什么问题？如何修正？
  • 12. 实现一个单例类，要求线程安全（C++11以后）。
• 五、高级问题
  • 13. 什么是RAII？举例说明其在构造函数/析构函数中的应用。
  • 14. 如何防止对象被拷贝或赋值？
  • 15. 解释“三/五法则”（Rule of Three/Five）。
• 总结

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在C++面试中，构造函数和析构函数是高频考点。以下是常见的面试题及其解析，帮助你系统掌握相关知识点：

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一、基础概念题

1. 什么是构造函数和析构函数？它们的作用是什么？

• 构造函数：在对象创建时自动调用，用于初始化对象成员。
• 析构函数：在对象销毁时自动调用，用于释放资源（如内存、文件句柄等）。
• 关键区别：构造函数可重载，析构函数不能重载且无参数。

2. 如果没有显式定义构造函数和析构函数，会发生什么？

• 编译器会生成默认的无参构造函数和析构函数，但：
  • 默认构造函数不会初始化内置类型（如 int、float）。
  • 默认析构函数不会释放动态分配的资源（如 new 分配的内存）。

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二、构造函数相关题

3. 什么是拷贝构造函数？什么时候会被调用？

• 定义：用同类的另一个对象初始化新对象。

  class MyClass {
  public:
      MyClass(const MyClass& other) { /* 拷贝逻辑 */ }
  };
  

• 调用场景：
  • 对象直接初始化：MyClass obj2 = obj1;
  • 函数传参（按值传递）：void func(MyClass obj)
  • 函数返回对象（按值返回时可能触发，取决于编译器优化）。

4. 什么是移动构造函数（C++11）？它与拷贝构造函数的区别？

• 移动构造函数：通过“窃取”临时对象（右值）的资源来初始化新对象，避免深拷贝。

  MyClass(MyClass&& other) noexcept { 
      ptr = other.ptr;  // 转移资源
      other.ptr = nullptr; 
  }
  

• 区别：
  • 拷贝构造函数保留原对象，移动构造函数使原对象处于有效但未定义状态。

5. 构造函数能否是虚函数？为什么？

• 不能：构造函数调用时对象尚未完全创建，虚函数表（vtable）未初始化，无法实现多态。

6. 构造函数抛出异常会导致什么问题？如何解决？

• 问题：对象构造不完整，但析构函数不会被调用，可能导致资源泄漏。
• 解决：
  • 使用智能指针（如 std::unique_ptr）管理资源。
  • 在构造函数内捕获异常并清理已分配的资源。

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三、析构函数相关题

7. 析构函数能否抛出异常？为什么？

• 不建议：如果析构函数抛出异常且未被捕获，程序可能直接终止（std::terminate）。
• 最佳实践：在析构函数中处理所有异常，避免抛出。

8. 为什么基类的析构函数需要声明为虚函数？

• 原因：若派生类对象通过基类指针删除，非虚析构函数会导致派生类的析构函数未被调用，引发资源泄漏。
• 示例：

  class Base {
  public:
      virtual ~Base() {} // 虚析构函数
  };
  class Derived : public Base {
      ~Derived() { /* 清理派生类资源 */ }
  };
  Base* ptr = new Derived();
  delete ptr; // 正确调用派生类析构函数
  

9. 什么是“虚析构函数”的必要性？举例说明。

• 场景：多态基类中，若未定义虚析构函数，通过基类指针删除派生类对象会导致未定义行为。
• 错误示例：

  class Base { ~Base() {} }; // 非虚析构函数
  delete new Derived();      // 派生类资源泄漏！
  

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四、综合应用题

10. 以下代码的输出是什么？分析原因。

class Test {
public:
    Test() { cout << "Constructor\n"; }
    ~Test() { cout << "Destructor\n"; }
};
void func() { Test t; }
int main() { func(); }

• 输出：

  Constructor
  Destructor
  

• 解析：t 是局部对象，函数结束时析构。

11. 以下代码有什么问题？如何修正？

class Resource {
    int* data;
public:
    Resource() { data = new int[100]; }
    ~Resource() { delete data; } // 错误！
};

• 问题：new[] 应用 delete[] 释放，否则行为未定义。
• 修正：

  ~Resource() { delete[] data; }
  

12. 实现一个单例类，要求线程安全（C++11以后）。

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {} // 私有构造函数
public:
    Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁用拷贝
    static Singleton* getInstance() {
        static Singleton inst; // C++11保证线程安全
        return &inst;
    }
};

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五、高级问题

13. 什么是RAII？举例说明其在构造函数/析构函数中的应用。

• RAII（Resource Acquisition Is Initialization）：资源在构造函数中获取，在析构函数中释放。
• 示例：std::fstream 在析构时自动关闭文件。

14. 如何防止对象被拷贝或赋值？

• C++11：

  class NonCopyable {
  public:
      NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;
      NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
  };
  

15. 解释“三/五法则”（Rule of Three/Five）。

• Rule of Three：若需自定义析构函数、拷贝构造函数或拷贝赋值运算符，通常需要同时定义这三者。
• Rule of Five（C++11）：增加移动构造函数和移动赋值运算符。

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总结

• 构造函数：关注重载、默认/拷贝/移动构造、初始化列表。
• 析构函数：重点在虚析构函数、资源释放、异常安全。
• 高频考点：RAII、Rule of Three/Five、深拷贝 vs 浅拷贝。