21 C++ - 对象的构造和析构

简介: 21 C++ - 对象的构造和析构

1. 初始化和清理

我们大家在购买一台电脑或者手机,或者其他的产品,这些产品都有一个初始设置,也就是这些产品对被创建的时候会有一个基础属性值。那么随着我们使用手机和电脑的时间越来越久,那么电脑和手机会慢慢被我们手动创建很多文件数据,某一天我们不用手机或电脑了,那么我们应该将电脑或手机中我们增加的数据删除掉,保护自己的信息数据。

从这样的过程中,我们体会一下,所有的事物在起初的时候都应该有个初始状态,当这个事物完成其使命时,应该及时清除外界作用于上面的一些信息数据。

那么我们c++中OO思想也是来源于现实,是对现实事物的抽象模拟,具体来说,当我们创建对象的时候,这个对象应该有一个初始状态,当对象销毁之前应该销毁自己创建的一些数据。

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时,对其使用后果是未知,同样的使用完一个变量,没有及时清理,也会造成一定的安全问题。c++为了给我们提供这种问题的解决方案,构造函数和析构函数,这两个函数将会被编译器自动调用,完成对象初始化和对象清理工作。

无论你是否喜欢,对象的初始化和清理工作是编译器强制我们要做的事情,即使你不提供初始化操作和清理操作,编译器也会给你增加默认的操作,只是这个默认初始化操作不会做任何事,所以编写类就应该顺便提供初始化函数。

为什么初始化操作是自动调用而不是手动调用?既然是必须操作,那么自动调用会更好,如果靠程序员自觉,那么就会存在遗漏初始化的情况出现。

2. 构造函数和析构函数

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。

析构函数主要用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:

构造函数函数名和类名相同,没有返回值,不能有void,但可以有参数。


ClassName(){}

析构函数语法:

析构函数函数名是在类名前面加”~”组成,没有返回值,不能有void,不能有参数,不能重载。


~ClassName(){}

class Person{
public:
  Person(){
    cout << "构造函数调用!" << endl;
    pName = (char*)malloc(sizeof("John"));
    strcpy(pName, "John");
    mTall = 150;
    mMoney = 100;
  }
  ~Person(){
    cout << "析构函数调用!" << endl;
    if (pName != NULL){
      free(pName);
      pName = NULL;
    }
  }
public:
  char* pName;
  int mTall;
  int mMoney;
};
void test(){
  Person person;
  cout << person.pName << person.mTall << person.mMoney << endl;
}

3.构造函数的分类及调用

按参数类型: 分为无参构造函数和有参构造函数

按类型分类: 普通构造函数和拷贝构造函数(复制构造函数)

class Person{
public:
  Person(){
    cout << "no param constructor!" << endl;
    mAge = 0;
  }
  //有参构造函数
  Person(int age){
    cout << "1 param constructor!" << endl;
    mAge = age;
  }
  //拷贝构造函数(复制构造函数) 使用另一个对象初始化本对象
  Person(const Person& person){
    cout << "copy constructor!" << endl;
    mAge = person.mAge;
  }
  //打印年龄
  void PrintPerson(){
    cout << "Age:" << mAge << endl;
  }
private:
  int mAge;
};
//1. 无参构造调用方式
void test01(){
  //调用无参构造函数
  Person person1; 
  person1.PrintPerson();
  //无参构造函数错误调用方式
  //Person person2();
  //person2.PrintPerson();
}
//2. 调用有参构造函数
void test02(){
  //第一种 括号法,最常用
  Person person01(100);
  person01.PrintPerson();
  //调用拷贝构造函数
  Person person02(person01);
  person02.PrintPerson();
  //第二种 匿名对象(显示调用构造函数)
  Person(200); //匿名对象,没有名字的对象
  Person person03 = Person(300);
  person03.PrintPerson();
  //注意: 使用匿名对象初始化判断调用哪一个构造函数,要看匿名对象的参数类型
  Person person06(Person(400)); //等价于 Person person06 = Person(400);
  person06.PrintPerson();
  //第三种 =号法 隐式转换
  Person person04 = 100; //Person person04 =  Person(100)
  person04.PrintPerson();
  //调用拷贝构造
  Person person05 = person04; //Person person05 =  Person(person04)
  person05.PrintPerson();
}

b为A的实例化对象,A a = A(b) 和 A(b)的区别?

A(b) 有变量来接的时候,那么编译器认为他是一个匿名对象,当没有变量来接的时候,编译器认为你A(b) 等价于 A b.

注意:不能调用拷贝构造函数去初始化匿名对象,也就是说以下代码不正确:

class Teacher{
public:
  Teacher(){
    cout << "默认构造函数!" << endl;
  }
  Teacher(const Teacher& teacher){
    cout << "拷贝构造函数!" << endl;
  }
public:
  int mAge;
};
void test(){
  Teacher t1;
  //error C2086:“Teacher t1”: 重定义
  Teacher(t1);  //此时等价于 Teacher t1;
}

4. 拷贝构造函数的调用时机

  • 对象以值传递的方式传给函数参数
  • 函数局部对象以值传递的方式从函数返回(vs debug模式下调用一次拷贝构造,qt不调用任何构造)
  • 用一个对象初始化另一个对象
class Person{
public:
  Person(){
    cout << "no param contructor!" << endl;
    mAge = 10;
  }
  Person(int age){
    cout << "param constructor!" << endl;
    mAge = age;
  }
  Person(const Person& person){
    cout << "copy constructor!" << endl;
    mAge = person.mAge;
  }
  ~Person(){
    cout << "destructor!" << endl;
  }
public:
  int mAge;
};
//1. 旧对象初始化新对象
void test01(){
  Person p(10);
  Person p1(p);
  Person p2 = Person(p);
  Person p3 = p; // 相当于Person p2 = Person(p);
}
//2. 传递的参数是普通对象,函数参数也是普通对象,传递将会调用拷贝构造
void doBussiness(Person p){}
void test02(){
  Person p(10);
  doBussiness(p);
}
//3. 函数返回局部对象
Person MyBusiness(){
  Person p(10);
  cout << "局部p:" << (int*)&p << endl;
  return p;
}
void test03(){
  //vs release、qt下没有调用拷贝构造函数
  //vs debug下调用一次拷贝构造函数
  Person p = MyBusiness();
  cout << "局部p:" << (int*)&p << endl;
}

Test03结果说明:

编译器存在一种对返回值的优化技术,RVO(Return Value Optimization).在vs debug模式下并没有进行这种优化,所以函数MyBusiness中创建p对象,调用了一次构造函数,当编译器发现你要返回这个局部的对象时,编译器通过调用拷贝构造生成一个临时Person对象返回,然后调用p的析构函数。

我们从常理来分析的话,这个匿名对象和这个局部的p对象是相同的两个对象,那么如果能直接返回p对象,就会省去一个拷贝构造和一个析构函数的开销,在程序中一个对象的拷贝也是非常耗时的,如果减少这种拷贝和析构的次数,那么从另一个角度来说,也是编译器对程序执行效率上进行了优化。

所以在这里,编译器偷偷帮我们做了一层优化:

  • 当我们这样去调用: Person p = MyBusiness();
  • 编译器偷偷将我们的代码更改为:
void MyBussiness(Person& _result){
       _result.X:X(); //调用Person默认拷贝构造函数
       //.....对_result进行处理
       return;
   }
int main(){
   Person p; //这里只分配空间,不初始化
   MyBussiness(p);
}

5. 构造函数调用规则

默认情况下,c++编译器至少为我们写的类增加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,对类中非静态成员属性简单值拷贝

如果用户定义拷贝构造函数,c++不会再提供任何默认构造函数

如果用户定义了普通构造(非拷贝),c++不在提供默认无参构造,但是会提供默认拷贝构造

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