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C++类和对象【2】—— 对象特性（构造函数、析构函数、拷贝构造函数、深浅拷贝、初始化列表、类对象作为成员类、静态成员变量及静态成员函数等。）

2023-01-19 157
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简介： C++类和对象【2】—— 对象特性（构造函数、析构函数、拷贝构造函数、深浅拷贝、初始化列表、类对象作为成员类、静态成员变量及静态成员函数等。）

和生活中的东西一样，每个对象都应该会有出厂设置和销毁（清除数据）功能。

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。不管是不是自己写的，都不需要手动调用。

  • 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

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

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
//对象的初始化和清理
//1、构造函数初始化
class Person {
public:
  //没有返回值，不用写void
  //函数名与类名相同
  //构造函数可以重载
  //在创建对象时，自动调用（只一次）
  Person() {
    cout << "Person构造函数的调用" << endl;
  }
  //2、析构函数 删除
  //没有返回值，不用写void
  //函数名与类名相同 在前面加~
  //析构函数没有参数，不能重载
  //对象在销毁前，自动调用（只一次）
  ~Person() {
    cout << "Person析构函数的调用" << endl;
  }
};
//构造和析构都是必须要有的，不写的话编译器会进行空实现。
void test01() {
  Person p;   //在栈上的数据，test01执行完毕后，释放这个对象（所以才能看到析构调用0
}
int main() {
  test01();
  system("pause");
  return 0;
}

现在我们把Person p写一份到main函数里面，不调用test01，运行看看会出现什么结果？

大家可以想想为啥会出现这个原因呢？


把对象实例化放到了main函数里面，实例化对象之后，接着执行pause语句，会导致程序中断在这一行了，出现窗口之后按任意键继续，return 0了，这个时候会发生析构，不信可以自己去运行一下，在按任意键继续之后，窗口会瞬间出现“Person析构函数的调用“。

构造函数的分类和调用

两种分类方式：

       按参数分为： 有参构造和无参构造（默认构造函数）

       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

//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
  Person(int a) {
    age = a;
    cout << "有参构造函数!" << endl;
  }
  //拷贝构造函数
  Person(const Person &p) {    //加const防止原来的p被修改
    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; //调用无参构造函数
}   //这里不能写出Person p()，因为编译器会认为是在声明另外一个函数。
//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();
  //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，马上析构（因为没有办法再去调用它了）
  //2.3 隐式转换法
  Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
  Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 
  //注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
  //Person p5(p4);
}
int main() {
  test01();
  //test02();
  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
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，这是赋值操作
}
//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);
}
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
  Person p1;
  cout << (int *)&p1 << endl;
  return p1;
}
void test03()
{
  Person p = doWork2();
  cout << (int *)&p << endl;
}
int main() {
  //test01();
  //test02();
  test03();
  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

利用自定义了有参构造，再去调用默认无参构造，就会报错来证明第一条规则；

利用自定义拷贝构造函数，调用其他两个默认无参构造和有参构造出错证明规则二。

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

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 = new int(*p.m_height);
  }
  //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;
  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）... {}

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():m_A(10), m_B(20), m_C(30) {}    //固定值
  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

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？

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;
}

根据代码测试结果可知，先调用对象成员的构造，再调用本类构造。


析构的时候是反过来的，先析构本类，再成员变量。

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

静态成员变量示例：

//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;    //表示Person作用域下的成员变量初始化
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; //打印结果一样 200
  cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl; //说明是共享同一份数据
  //2、通过类名（普通成员变量只能通过对象调用）
  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;
}

静态成员函数示例： 

//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m_B属性
  }
  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;
}
文章标签：
C++
编译器
关键词：
C++特性
C++函数
C++类
C++类对象
C++对象
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