从二叉搜索树（Binary Search Tree）入手，学习C++中类的构建 --（二）class与struct, 构造函数，重载函数

一、Class与Struct

class是C++的特性，而struct则是沿用自C。通常意义上来说，我们认为struct仅仅是用来存放一些数据的集合，而不包含成员函数。这个理解是简单的，也建议初学class的人这样理解。但是记得最开始在LeetCode上练习链表的时候，会出现如下的struct定义：

strcut Node {int val;Node *next;Node(int x): val(x), next(NULL) {};};

可见：struct允许添加成员函数！是不是很新鲜？

其实这一点也不新鲜，如果你知道struct还可以用private\public\protected、还能实现继承、实现多态的话……

这么看来，class和struct根本就是一个东西嘛！其实，还是有点区别的。struct中的成员默认为public，而class的成员则默认为public。

从历史原因来看，C++为了保证对C的兼容，逐渐对struct添加了更多的新特性使得它和class并没有太大区别！（对没错就是没什么太大区别）

而且从编译器的角度来说，编译时对于class和struct的行为也是接近的！

说了这么长，结论呢……就是还是把struct看做简单数据的集合，不包含成员函数这样的理解比较合适

二、构造函数

回到我们的BST类。我们希望在构造的时候就创建一个二叉搜索树。即希望有这么一个构造函数存在：

BST::BST(vector<int>&);

这就涉及这么几个知识点：

默认构造函数 default constructor

默认构造函数就是在创建一个对象时自动调用的初始化函数

[1]未定义默认构造函数时，编译器行为

BST没有默认构造函数，于是编译器会为这样的class自动生成一个隐式的默认构造函数 implicit default constructor。这个默认构造函数由成员的默认构造函数组成。

C++的STL都是有默认构造函数的，比如：

vector 调用默认构造函数创建一个空的vector

string 调用默认构造函数创建一个空的string （string在C++中的存储也是很有意思的，sizeof(string)在VS下得到28，无关其内容，有机会总结一下）

而int a[10] 这样的则是没有构造函数的，仅仅是在内存中申请一片区域存放该数组。

因此，我们的类：

class BST {public:Node* head;vector<Node*> sortedTree;};

——Node* head没有默认构造函数。

——vector<Node*> sortedTree 有默认构造函数

所以声明一个新的BST类的时候: 

BST tree1;

head的值未初始化，sortedTree调用了vector的默认构造函数，为空。

[2] 另一个例子

看下面的代码：

class A {private:int x;int y;vector<int> vec1;public:A(): x(0),y(0){};A(int val): x(val){};};

无论我们调用 A() 还是 A(10) , class A中的成员vector<int> vec1， 都会调用一次自己的默认构造函数。

这正说明了：对于构造函数中未提及的成员，都会默认调用它的default constructor

注意区分：——没有默认构造函数的成员是不会被初始化的，即使某个重载的构造函数中定义了该成员的初始化方式.

A class_1(1);cout<<x<<y;

输出结果是x=1,y未知。

因为虽然在A()中有y(0)的初始化式，但是很显然：一个class不会调用自身的构造函数两次（为什么提到这个似乎没什么意义的例子？因为在类的继承中，派生类会去基类中寻找成员的默认构造函数）

[3] 添加一个不传递参数的默认构造函数。

在BST类中，因为head是一个指针，而在BST的default constructor(由编译器生成的)中没有初始化这个指针，这就造成了对于未初始化head的访问是不安全的。

因此在这里决定定义一个显式的的默认构造函数，主要目的是为head赋值NULL以避免不安全访问

BST():head(NULL){};

[4] 复制构造函数 copy constructor

根据定义，copy constructor的形参应该是一个引用&。（const则未限定）

我们期望创建BST的方式可以是多样化的，这里首先定义一个从vector构建的constructor

BST(const vector<int>&);

根据上一篇中我们所写的伪代码，可以比较容易的获得简单版本的constructor：

BST::BST(const vector<int>&num){if(num.size()==0){std::cout<<"Create Tree Failed, NULL Input!\n";return;}Node *put = new Node(num[0]);head = put;for(unsigned int i=1;i<num.size();i++){put = new Node(num[i]);<strong>insertNode(*head,*put);</strong>//printNode(put);}inorderBST();}

因为在constructor中我们要对每个数值做插入操作，所以还需要定义插入节点的函数 insertNode。其实现如下：

/* insert new node */void BST::insertNode(<strong>Node& root,Node& put</strong>){if(put.val<=root.val){if(root.left==NULL)<strong>root.left = &put;</strong>//I can't add const because thereelseinsertNode(*root.left,put);}else{if(root.right==NULL)root.right = &put;elseinsertNode(*root.right,put);}}/* ----- */

在insertNode()中，我们采用的是引用传参的方式。

注意一个问题：虽然C++中对于不希望改变的元素，最好添加const限定符。但是这里因为我们要把put的地址赋值给root.left，因此不能限定为const，虽然我们并不希望改变put节点

（当然也可以声明为const。那样就要用到const_cast类型转换消除const属性）

重载函数（重载构造函数） overloaded functions

截止到目前，我们的类变成了这样：

struct Node {int val;Node* left;Node* right;Node(int x): val(x),left(NULL),right(NULL) {};};/*- - - class BST - - -*/class BST {private:void insertNode(Node&,Node&);public:Node* head;vector<Node*> sortedTree;BST():head(NULL){};BST(const vector<int>&);};

其中BST(*)有两个同名函数，但是他们的形参表并不相同。

这就是重载函数。（在这里他们还是构造函数，因此可以叫overloaded constructors）

小结

截止到这里，我们的BST类还有一些显而易见的问题：

1 - sortedNode的值还未处理

2 - 构造函数调用了new，析构函数却没有调用delete。显然会造成内存泄露

从二叉搜索树（Binary Search Tree）入手，学习C++中类的构建 --（一）BST与基本框架