《C++进阶--5.对象的初始化和清理》

目录

5. 对象的初始化和清理

        5.1 构造函数和析构函数

        5.2 构造函数的分类及调用

        5.3 拷贝构造函数调用时机

        5.4 构造函数调用规则

        5.5 深拷贝与浅拷贝

        5.6 初始化列表

        5.7 类对象作为类成员

        5.8 静态成员

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5. 对象的初始化和清理

• 生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全

• C++中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始设置以及 对象销毁前的清理数据的设置。

5.1 构造函数和析构函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题

一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知

同样的使用完一个对象或变量，没有及时清理，也会造成一定的安全问题

c++利用了构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。

对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器会提供

编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。

• 构造函数：主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用。

• 析构函数：主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。

构造函数语法：类名(){}

1. 构造函数，没有返回值也不写void

2. 函数名称与类名相同

3. 构造函数可以有参数，因此可以发生重载

4. 程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用,而且只会调用一次

5. 创建对象的时候，构造函数会自动被调用，而且只调用一次

析构函数语法： ~类名(){}

1. 析构函数，没有返回值也不写void

2. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~

3. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载

4. 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次

5. 对象在销毁钱，会自动调用析构函数，而且只会调用一次

实例：

class Person
{
public:
    //构造函数
    Person()
    {
        cout << "Person的构造函数调用" << endl;
    }
    //析构函数
    ~Person()
    {
        cout << "Person的析构函数调用" << endl;
    }
​
};
​
void test01()
{
    Person p;
}
​
int main() {
    
    test01();//会调用构造函数和析构函数 因为在函数调用结束就会调用析构函数
    
    Person p;//对象销毁（即main函数执行完）才会调用析构函数，这时候程序已经执行结束，窗口也关闭了，所以看不到析构函数执行
    
    system("pause");//用于在程序运行时暂停执行的，以便在命令行窗口中查看程序的输出结果。
​
    return 0;
}

5.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

按参数分为： 有参构造和无参构造

按类型分为： 普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

括号法

显示法

隐式转换法

示例：

//1、构造函数分类
// 按照参数分类分为 有参和无参构造   无参又称为默认构造函数
// 按照类型分类分为 普通构造和拷贝构造
​
class Person {
public:
    //无参（默认）构造函数
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数 给属性进行初始化
    Person(int a) {
        age = a;
        cout << "有参构造函数!" << endl;
    }
    //拷贝构造函数（其他形式都叫拷贝构造函数）
    Person(const Person& p) {
        //将传入的“人”身上的所有属性，拷贝到“我”身上
        age = p.age;
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
    }
    //析构函数
    ~Person() {
        cout << "析构函数!" << endl;
    }
public:
    int age;
};
​
//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
    Person p; //调用无参（默认）构造函数  
    //注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
}
​
//调用有参的构造函数
void test02() {
​
    //2.1  括号法，常用
    Person p1(10);
    //注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
    //Person p2();
    Person p(p1);//调用拷贝构造函数
​
    //2.2 显式法
    Person p2 = Person(10); 
    Person p3 = Person(p2);
    //Person(10)单独写就是匿名对象  当前行结束之后，系统会立即回收掉匿名对象，马上析构
​
    //2.3 隐式转换法
    Person p4 = 10; // 相当于Person p4 = Person(10); 
    Person p5 = p4; // 相当于Person p5 = Person(p4); 
​
    //注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为 Person(p4)<==>Person p4;相当于是对象声明，会报错p4重定义
    //Person(p4);
}
​
int main() {
​
    test01();
    //test02();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

5.3 拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况

• 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象

• 值传递的方式给函数参数传值

• 以值方式返回局部对象

示例：

class Person {
public:
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
        mAge = 0;
    }
    Person(int age) {
        cout << "有参构造函数!" << endl;
        mAge = age;
    }
    Person(const Person& p) {
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
        mAge = p.mAge;
    }
    //析构函数在释放内存之前调用
    ~Person() {
        cout << "析构函数!" << endl;
    }
public:
    int mAge;
};
​
//1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {
​
    Person man(100); //p对象已经创建完毕
    Person newman(man); //调用拷贝构造函数
    Person newman2 = man; //拷贝构造
​
    //Person newman3;
    //newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
}
​
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
    Person p; //无参构造函数
    doWork(p);//实参传给形参的时候会调用拷贝构造函数
}
​
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
    Person p1;//调用默认构造函数
    cout << (int *)&p1 << endl;
    return p1;//调用拷贝构造函数（新的对象返回给外面）
}
​
void test03()
{
    Person p = doWork2();//值的方式返回调用拷贝构造函数（return p1）
    cout << (int *)&p << endl;
}
​
​
int main() {
​
    //test01();
    //test02();
    test03();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

5.4 构造函数调用规则

默认情况下，c++编译器至少给一个类添加3个函数

1．默认构造函数(无参，函数体为空)

2．默认析构函数(无参，函数体为空)

3．默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

注：编译器不会主动提供有参构造函数，因为编译器不知道该提供哪些参数

构造函数调用规则如下：

• 如果用户定义有参构造函数，c++不在提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造

• 如果用户定义拷贝构造函数，c++不会再提供其他构造函数

示例：

class Person {
public:
    //无参（默认）构造函数
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数
    Person(int a) {
        age = a;
        cout << "有参构造函数!" << endl;
    }
    //拷贝构造函数
    Person(const Person& p) {
        age = p.age;
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
    }
    //析构函数
    ~Person() {
        cout << "析构函数!" << endl;
    }
public:
    int age;
};
​
void test01()
{
    Person p1(18);
    //如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作
    Person p2(p1);
​
    cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}
​
void test02()
{
    //如果用户提供有参构造，编译器不会提供默认构造，会提供拷贝构造
    Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
    Person p2(10); //用户提供的有参
    Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供
​
    //如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
    Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
    Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
    Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}
​
int main() {
​
    test01();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

5.5 深拷贝与浅拷贝

深浅拷贝是面试经典问题，也是常见的一个坑

浅拷贝：简单的赋值拷贝操作

深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

注：如果利用编译器提供的拷贝构造函数，会做浅拷贝操作

示例：

class Person {
public:
    //无参（默认）构造函数
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数
    Person(int age ,int height) {
        
        cout << "有参构造函数!" << endl;
​
        m_age = age;
        m_height = new int(height);//利用new把数据创建到堆区
        
    }
    //拷贝构造函数  
    Person(const Person& p) {
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
        //如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
        m_age = p.m_age;
         //m_height = p.m_Height;   编译器默认实现的就是这行代码，如果不自己实现拷贝构造函数会出现浅拷贝带来的问题
        m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作，重新在堆区申请一块内存去指向新的空间
    }
​
    //析构函数
    ~Person() {
        //析构函数，将堆区开辟的数据做释放操作
        cout << "析构函数!" << endl;
        if (m_height != NULL)
        {
            delete m_height;//释放堆区开辟的数据
             m_height = NULL;
        }
    }
public:
    int m_age;
    int* m_height;
};
​
void test01()
{
    Person p1(18, 180);
​
    Person p2(p1);
​
    cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << " 身高： " << *p1.m_height << endl;
​
    cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << " 身高： " << *p2.m_height << endl;
}
​
int main() {
​
    test01();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

总结：如果属性有在堆区开辟的，使用编译器提供的拷贝构造函数（浅拷贝）会出现内存被重复释放的问题，一定要使用自己提供的拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题

5.6 初始化列表

作用：

C++提供了初始化列表语法，用来初始化属性

语法：构造函数()：属性1(值1),属性2（值2）... {}

示例：

class Person {
public:
​
    ////传统方式初始化
    //Person(int a, int b, int c) {
    //  m_A = a;
    //  m_B = b;
    //  m_C = c;
    //}
​
    //初始化列表方式初始化
    Person01() :m_A(10), m_B(20), m_C(30) {}//m_A=10 m_B=20 m_C=30 
    Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}//m_A=a m_B=b m_C=c
    void PrintPerson() {
        cout << "mA:" << m_A << endl;
        cout << "mB:" << m_B << endl;
        cout << "mC:" << m_C << endl;
    }
private:
    int m_A;
    int m_B;
    int m_C;
};
​
int main() {
​
    Person p(1, 2, 3);
    p.PrintPerson();
​
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

5.7 类对象作为类成员

C++类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为 对象成员

例如：

class A {}
class B
{
    A a；
}

B类中有对象A作为成员，A为对象成员

那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？

示例：

class Phone
{
public:
    Phone(string name)
    {
        m_PhoneName = name;
        cout << "Phone构造" << endl;
    }
​
    ~Phone()
    {
        cout << "Phone析构" << endl;
    }
​
    string m_PhoneName;
​
};
​
​
class Person
{
public:
​
    //初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
    Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
    {
        cout << "Person构造" << endl;
    }
​
    ~Person()
    {
        cout << "Person析构" << endl;
    }
​
    void playGame()
    {
        cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
    }
​
    string m_Name;
    Phone m_Phone;
​
};
void test01()
{
    //当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为 对象成员
    //构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造
    //析构顺序与构造相反，先调用本类的析构，再调用对象成员的析构
    Person p("张三" , "苹果X");
    p.playGame();
​
}
​
​
int main() {
​
    test01();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

5.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员

静态成员分为：

• 静态成员变量

  • 所有对象共享同一份数据

  • 在编译阶段分配内存

  • 类内声明，类外初始化

• 静态成员函数

  • 所有对象共享同一个函数

  • 静态成员函数只能访问静态成员变量

示例1 ：静态成员变量

class Person
{
    
public:
​
    static int m_A; //静态成员变量
​
    //静态成员变量特点：
    //1 在编译阶段分配内存
    //2 类内声明，类外初始化
    //3 所有对象共享同一份数据
​
private:
    static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的，私有权限类外访问不到
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;
​
void test01()
{
    //静态成员变量不属于某个对象上，所有对象都共享同一份数据，因此静态成员变量有两种访问方式
​
    //1、通过对象进行访问
    Person p1;
    p1.m_A = 100;
    cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;
​
    Person p2;
    p2.m_A = 200;
    cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
    cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;
​
    //2、通过类名进行访问 
    cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;
​
​
    //cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到
}
​
int main() {
​
    test01();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

示例2：静态成员函数

class Person
{
​
public:
​
    //静态成员函数特点：
    //1 程序共享一个函数
    //2 静态成员函数只能访问静态成员变量
    
    static void func()
    {
        cout << "func调用" << endl;
        m_A = 100;
        //m_B = 100; //错误，不可以访问非静态成员变量，无法区分到底是哪个对象的成员
    }
​
    static int m_A; //静态成员变量
    int m_B; // 非静态成员变量
private:
​
    //静态成员函数也是有访问权限的
    static void func2()
    {
        cout << "func2调用" << endl;
    }
};
int Person::m_A = 10;
​
​
void test01()
{
    //静态成员变量两种访问方式
​
    //1、通过对象
    Person p1;
    p1.func();
​
    //2、通过类名
    Person::func();
​
​
    //Person::func2(); //私有权限访问不到
}
​
int main() {
​
    test01();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}