c++类的构造函数详解

                                        c++类的构造函数详解                        

一、 构造函数是干什么的

class Counter
{

public:
         // 类Counter的构造函数
         // 特点：以类名作为函数名，无返回类型
         Counter()
         {
                m_value = 0;
         }
         
private:
      
         // 数据成员
         int m_value;
}


       该类对象被创建时，编译系统对象分配内存空间，并自动调用该构造函数->由构造函数完成成员的初始化工作

eg:    Counter c1;
        编译系统为对象c1的每个数据成员(m_value)分配内存空间，并调用构造函数Counter( )自动地初始化对象c1的m_value值设置为0

故：

        构造函数的作用：初始化对象的数据成员。


二、 构造函数的种类

class Complex 
{         

private :
        double    m_real;
        double    m_imag;

public:

        //    无参数构造函数
        // 如果创建一个类你没有写任何构造函数,则系统会自动生成默认的无参构造函数，函数为空，什么都不做
        // 只要你写了一个下面的某一种构造函数，系统就不会再自动生成这样一个默认的构造函数，如果希望有一个这样的无参构造函数，则需要自己显示地写出来
        Complex(void)
        {
             m_real = 0.0;
             m_imag = 0.0;
        } 
        
        //    一般构造函数（也称重载构造函数）
        // 一般构造函数可以有各种参数形式,一个类可以有多个一般构造函数，前提是参数的个数或者类型不同（基于c++的重载函数原理）
        // 例如：你还可以写一个 Complex( int num)的构造函数出来
        // 创建对象时根据传入的参数不同调用不同的构造函数
        Complex(double real, double imag)
        {
             m_real = real;
             m_imag = imag;         
         }
        
        //    复制构造函数（也称为拷贝构造函数）
        //    复制构造函数参数为类对象本身的引用，用于根据一个已存在的对象复制出一个新的该类的对象，一般在函数中会将已存在对象的数据成员的值复制一份到新创建的对象中
        //    若没有显示的写复制构造函数，则系统会默认创建一个复制构造函数，但当类中有指针成员时，由系统默认创建该复制构造函数会存在风险，具体原因请查询 有关 “浅拷贝” 、“深拷贝”的文章论述
        Complex(const Complex & c)
        {
                // 将对象c中的数据成员值复制过来
                m_real = c.m_real;
                m_img    = c.m_img;
        }            
    
        // 类型转换构造函数，根据一个指定的类型的对象创建一个本类的对象
        // 例如：下面将根据一个double类型的对象创建了一个Complex对象
        Complex::Complex(double r)
        {
                m_real = r;
                m_imag = 0.0;
        }

        // 等号运算符重载
        // 注意，这个类似复制构造函数，将=右边的本类对象的值复制给等号左边的对象，它不属于构造函数，等号左右两边的对象必须已经被创建
        // 若没有显示的写=运算符重载，则系统也会创建一个默认的=运算符重载，只做一些基本的拷贝工作
        Complex &operator=( const Complex &rhs )
        {
                // 首先检测等号右边的是否就是左边的对象本，若是本对象本身,则直接返回
                if ( this == &rhs ) 
                {
                        return *this;
                }
                
                // 复制等号右边的成员到左边的对象中
                this->m_real = rhs.m_real;
                this->m_imag = rhs.m_imag;
                
               // 把等号左边的对象再次传出
               // 目的是为了支持连等 eg:    a=b=c 系统首先运行 b=c
               // 然后运行 a= ( b=c的返回值,这里应该是复制c值后的b对象)    
                return *this;
        }

};

下面使用上面定义的类对象来说明各个构造函数的用法：

void main()
{
        // 调用了无参构造函数，数据成员初值被赋为0.0
        Complex c1，c2;

        // 调用一般构造函数，数据成员初值被赋为指定值
        Complex c3(1.0,2.5);
        // 也可以使用下面的形式
        Complex c3 = Complex(1.0,2.5);
        
        //    把c3的数据成员的值赋值给c1
        //    由于c1已经事先被创建，故此处不会调用任何构造函数
        //    只会调用 = 号运算符重载函数
        c1 = c3;
        
        //    调用类型转换构造函数
        //    系统首先调用类型转换构造函数，将5.2创建为一个本类的临时对象，然后调用等号运算符重载，将该临时对象赋值给c1
        c2 = 5.2;
        
       // 调用拷贝构造函数( 有下面两种调用方式) 
        Complex c5(c2);
        Complex c4 = c2;  // 注意和 = 运算符重载区分,这里等号左边的对象不是事先已经创建，故需要调用拷贝构造函数，参数为c2

        
        
}

三、思考与测验

1. 仔细观察复制构造函数

        Complex(const Complex & c)
        {
                // 将对象c中的数据成员值复制过来
                m_real = c.m_real;
                m_img = c.m_img;
        }    
        
为什么函数中可以直接访问对象c的私有成员？

2. 挑战题，了解引用与传值的区别

  Complex test1(const Complex& c)
  {
          return c;
  }
  
  Complex test2(const Complex c)
  {
         return c;
   }
   
   Complex test3()
   {
          static Complex c(1.0,5.0);
          return c;
   }
  
  Complex& test4()
  {
         static Complex c(1.0,5.0);
         return c;
  }
  
  void main()
  {
        Complex a,b;
    
        // 下面函数执行过程中各会调用几次构造函数，调用的是什么构造函数？
    
       test1(a);
       test2(a);
     
       b = test3();
       b = test4();
     
       test2(1.2);
       // 下面这条语句会出错吗？
       test1(1.2);     //test1( Complex(1.2 )) 呢？
  }
 
四、附录(浅拷贝与深拷贝)
 
       上面提到，如果没有自定义复制构造函数，则系统会创建默认的复制构造函数，但系统创建的默认复制构造函数只会执行“浅拷贝”，即将被拷贝对象的数据成员的值一一赋值给新创建的对象，若该类的数据成员中有指针成员，则会使得新的对象的指针所指向的地址与被拷贝对象的指针所指向的地址相同，delete该指针时则会导致两次重复delete而出错。下面是示例：
 
【浅拷贝与深拷贝】
 
#include <iostream.h>
#include <string.h>
class Person 
{
public :
        
        // 构造函数
        Person(char * pN)
        {
              cout << "一般构造函数被调用 !\n";
              m_pName = new char[strlen(pN) + 1];
              //在堆中开辟一个内存块存放pN所指的字符串
              if(m_pName != NULL) 
              {
                 //如果m_pName不是空指针，则把形参指针pN所指的字符串复制给它
                   strcpy(m_pName ,pN);
              }
        }        
        
        // 系统创建的默认复制构造函数，只做位模式拷贝
        Person(Person & p)    
        { 
                  //使两个字符串指针指向同一地址位置         
                 m_pName = p.m_pName;         
        }
   
        ~Person( )
        {
                delete m_pName;
        }
        
private :

        char * m_pName;
};

void main( )
{ 
        Person man("lujun");
        Person woman(man); 
        
        // 结果导致   man 和    woman 的指针都指向了同一个地址
        
        // 函数结束析构时
        // 同一个地址被delete两次
}


// 下面自己设计复制构造函数，实现“深拷贝”，即不让指针指向同一地址，而是重新申请一块内存给新的对象的指针数据成员
Person(Person & chs);
{
         // 用运算符new为新对象的指针数据成员分配空间
         m_pName=new char[strlen(p.m_pName)+ 1];

         if(m_pName)         
         {
                 // 复制内容
                strcpy(m_pName ,chs.m_pName);
         }
      
        // 则新创建的对象的m_pName与原对象chs的m_pName不再指向同一地址了
}

其实我们已经在C/C++中见到过多次标准类型数据间的转换方式了，这种形式用于在程序中将一种指定的数据转换成另一指定的类型，也即是强制转换，比如：int a = int(1.23),其作用是将1.23转换为整形1。然而对于用户自定义的类类型，编译系统并不知道如何进行转换，所以需要定义专门的函数来告诉编译系统改如何转换，这就是转换构造函数和类型转换函数！

 

一、转换构造函数

 

        转换构造函数(conversion constructor function) 的作用是将一个其他类型的数据转换成一个类的对象｡

        当一个构造函数只有一个参数，而且该参数又不是本类的const引用时，这种构造函数称为转换构造函数。

        转换构造函数是对构造函数的重载。

        例如：

 

[cpp] 

Complex(double r)   

{  

    real=r;  

    imag=0;  

}  

        其作用是将double型的参数r转换成Complex类的对象,将r作为复数的实部,虚部为0｡用户可以根据需要定义转换构造函数,在函数体中告诉编译系统怎样去进行转换｡

        那么如何使用转换构造函数进行类型转换呢？我们看如下的例子：

[cpp] 

// TypeSwitch.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。  

//  

  

#include "stdafx.h"  

#include <iostream>  

  

using namespace std;  

  

class Complex  

{  

public:  

    Complex():real(0),imag(0){};  

    Complex(double r, double i):real(r),imag(i){};  

    Complex(double r):real(r),imag(0){};  // 定义转换构造函数  

  

    void Print(){  

        cout<<"real = " << real <<" image = "<<imag<<endl;  

    }  

    Complex& operator+(Complex c){  

        return Complex(this->real + c.real, this->imag + c.imag);       

    }  

private:  

    double real;  

    double imag;  

};  

  

int main(int argc, _TCHAR* argv[])  

{  

    Complex c;  

    c = 1.2;  // 调用转换构造函数将1.2转换为Complex类型  

    c.Print();  

    Complex c1(2.9, 4.2);  

    Complex c2 = c1 + 3.1; // 调用转换构造函数将3.1转换为Complex类型  

    c2.Print();  

    return 0;  

}  

        不仅可以将一个标准类型数据转换成类对象,也可以将另一个类的对象转换成转换构造函数所在的类对象｡如可以将一个学生类对象转换为教师类对象,可以在Teacher类中写出下面的转换构造函数:

[cpp]  

Teacher(Student& s)  

{  

    num=s.num;  

    strcpy(name,s.name);  

    sex=s.sex;  

}  

        使用方法同上！

        注意：

        1.用转换构造函数可以将一个指定类型的数据转换为类的对象｡但是不能反过来将一个类的对象转换为一个其他类型的数据(例如将一个Complex类对象转换成double类型数据)｡

        2.如果不想让转换构造函数生效，也就是拒绝其它类型通过转换构造函数转换为本类型，可以在转换构造函数前面加上explicit！例如：

[cpp] 

// TypeSwitch.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。  

//  

  

#include "stdafx.h"  

#include <iostream>  

  

using namespace std;  

  

class Complex  

{  

public:  

    Complex():real(0),imag(0){};  

    Complex(double r, double i):real(r),imag(i){};  

    explicit Complex(double r):real(r),imag(0){};  // explicit禁止构造函数的转换功能  

  

    void Print(){  

        cout<<"real = " << real <<" image = "<<imag<<endl;  

    }  

private:  

    double real;  

    double imag;  

};  

  

int main(int argc, _TCHAR* argv[])  

{  

    Complex c1(1.2, 2.3), c2;  

    double d;  

    d = c1 + 1.1; // 调用类型转换函数将c1转换为double，编译出错！  

    cout<<d<<endl;  

      

    return 0;  

}  

 

二、类型转换函数

 

        用转换构造函数可以将一个指定类型的数据转换为类的对象｡但是不能反过来将一个类的对象转换为一个其他类型的数据(例如将一个Complex类对象转换成double类型数据)｡而类型转换函数就是专门用来解决这个问题的！

类型转换函数的作用是将一个类的对象转换成另一类型的数据｡

        如果已声明了一个Complex类,可以在Complex类中这样定义类型转换函数:

[cpp] 

operator double( )  

{  

     return real;  

}  

 

        类型转换函数的一般形式为：

        operator 类型名( )

        {

               实现转换的语句

        }

        注意事项：

        1.在函数名前面不能指定函数类型,函数没有参数｡

        2.其返回值的类型是由函数名中指定的类型名来确定的｡

        3.类型转换函数只能作为成员函数,因为转换的主体是本类的对象，不能作为友元函数或普通函数｡

        4.从函数形式可以看到,它与运算符重载函数相似,都是用关键字operator开头,只是被重载的是类型名｡double类型经过重载后,除了原有的含义外,还获得新的含义(将一个Complex类对象转换为double类型数据,并指定了转换方法)｡这样,编译系统不仅能识别原有的double型数据,而且还会把Complex类对象作为double型数据处理｡

[cpp]  

// TypeSwitch.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。  

//  

  

#include "stdafx.h"  

#include <iostream>  

  

using namespace std;  

  

class Complex  

{  

public:  

    Complex():real(0),imag(0){};  

    Complex(double r, double i):real(r),imag(i){};  

    Complex(double r):real(r),imag(0){};  // 定义转换构造函数  

  

    void Print(){  

        cout<<"real = " << real <<" image = "<<imag<<endl;  

    }  

    operator double(){ // 定义类型转换函数  

        return real;  

    }  

private:  

    double real;  

    double imag;  

};  

  

int main(int argc, _TCHAR* argv[])  

{  

    Complex c1(1.2, 2.3);  

    double d;  

    d = c1 + 1.1; // 调用类型转换函数将c1转换为double  

    cout<<d<<endl;  

      

    return 0;  

}  

        本例中，对于d = c1 + 1.1；先调用类型转换函数将c1转为double类型，然后在与1.1相加！

        那么程序中的Complex类对具有双重身份,既是Complex类对象,又可作为double类型数据｡Complex类对象只有在需要时才进行转换,要根据表达式的上下文来决定｡转换构造函数和类型转换运算符有一个共同的功能: 当需要的时候,编译系统会自动调用这些函数,建立一个无名的临时对象(或临时变量)｡