对象的初始化和清理

于 2025-05-29 18:12:55 发布
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分类专栏： C++学习 文章标签： c++
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  • 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。

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

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

示例：

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;
	}
};
//构造和析构都是必须有的实现，如果我们自己不提供，编译器会提供一个空实现的构造和析构
void test01()
{
	Person p;//在栈上的数据，test01执行完毕后，释放这个对象
}

int main() 
{
	test01();
	//Person p;//这个时候只有构造函数调用，没有析构函数调用，因为析构函数只在对象被释放时调用，而这个时候对象p并没有得到释放
	system("pause");//当程序执行结束后，p得到释放，析构函数被调用
	return 0;
}

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：

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:把传过来的对象的所有属性复制到一个新对象中就叫拷贝构造函数
	Person(const Person& p) {
		age = p.age;//这个age是新创建的对象的age

		cout << "拷贝构造函数!" << endl;
	}
	//析构函数
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
	}
public:
	int age;
};

//构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
	Person p; //调用无参构造函数
}

//调用有参的构造函数
void test02() {

	//1.括号法，常用
	Person p1(10);//有参构造函数调用
	//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();

	//2.显式法
	Person p2 = Person(10);//有参构造函数调用
	Person p3 = Person(p2);//拷贝构造函数调用          、意思就是把对象p2的属性赋值给p3、即p3的属性初始化    
                           创建一个新对象p3，调用Person对象的拷贝构造函数，Person(p2)即p2的age赋值给age，这个age是p3对象的
	//Person(10)单独写就是匿名对象  当前行结束之后，马上析构

	//3.隐式转换法
	Person p4 = 10; // 相当于Person p4 = Person(10); //有参构造函数调用
	Person p5 = p4; // 相当于Person p5 = Person(p4); //拷贝构造函数调用

}

int main() 
{
	//test01();
	test02();//有几个对象被释放就会调用几次析构函数
	system("pause");
	return 0;
}

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); //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);//将实参p传入到形参p1中，相当于把Person p拷贝到Person p1中，等价于 Person p1 = p(隐式装换)，所以会调用拷贝构造函数
}

//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
	Person p1;//调用无参构造函数
	cout << (int*)&p1 << endl;//对象p1的地址
	return p1;//以值方式返回局部对象,这里返回的局部变量（对象）实际是把对象p1做一个拷贝返回，返回的是对象p1的所有属性值
	          //调用拷贝构造函数 
	/*
	      第三种调用方式的理解：在函数doWork2()内，  执行语句“return p1”,将会调用拷贝构造函数将p1的值复制到一个无名对象中，
		  这个无名对象是编译器系统在主程序中临时创建的。
          函数运行结束时对象p1消失，但临时对象会存在于语句“p = doWork2();”中。执行完这条语句，临时无名对象的使命也就完成了，
		  该临时对象便自动消失了；
	*/
}

void test03()
{
	Person p = doWork2();
	                     //调用析构函数
	cout << (int*)&p << endl;//p地址,
	                         //为什么p和p1的地址不一样呢，因为p和p1是两个不同的对象，只是把p1的属性值赋值到p
}

int main() 
{
	//test01();
	//test02();
	test03();
	        //调用析构函数
	system("pause");
	return 0;
}

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

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;
}

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

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);

	}
	//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; //如果不自己写拷贝构造函数，编译器默认的就是这行代码
		m_height = new int(*p.m_height);//深拷贝操作     即重新在堆区申请一块内存存放数据，

	}

	//析构函数
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
		}
	}
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;
	/*
	     解释一下没写拷贝构造函数报错的原因：首先如果不自己写拷贝构造函数，系统会默认提供一个拷贝构造函数，这时候Person p2(p1);调用拷贝构造函数时
		 p1.m_Height = 180，p2.m_Height = 180，因为引用的关系，两者指向同一块内存空间，当代码结束时进行析构函数的调用，因为在栈里，先进后出的关系
		 所以p2先析构，然后p1再析构，但是两者指向同一块内存空间，所以会造成同一块堆区内存重复释放的问题，造成指针悬空，所以需要进行深拷贝操作，
		 在堆区重新开辟一块空间，进行拷贝操作，两者指向不同的堆区空间，就不会造成堆区内存重复释放的问题
	*/
	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，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题

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
    Person(int a, int b, int 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;
}

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
    Person p("张三" , "苹果X");
    p.playGame();
​
}
​
​
int main() {
​
    test01();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

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
};
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;
​
void test01()
{
    //静态成员变量两种访问方式
​
    //1、通过对象
    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
    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,因为此时的m_B不知道是哪个对象的，编译器无法区分，但静态成员变量不一样，他是所有对象
                     //共享的数据，不用区分，任何对象都可以修改该属性，所以静态成员函数只能访问静态成员变量
    }

    static int m_A; //静态成员变量
    int m_B; // 
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;
}
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