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？


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
#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
}

五 拷贝构造函数

拷贝有两种：深拷贝，浅拷贝
当出现类的等号赋值时，会调用拷贝函数
在未定义显示拷贝构造函数的情况下，系统会调用默认的拷贝函数——即浅拷贝，它能够完成成员的一一复制。当数据成员中没有指针时，浅拷贝是可行的。
但当数据成员中有指针时，如果采用简单的浅拷贝，则两类中的两个指针将指向同一个地址，当对象快结束时，会调用两次析构函数，而导致指针悬挂现象。
所以，这时，必须采用深拷贝。
深拷贝与浅拷贝的区别就在于深拷贝会在堆内存中另外申请空间来储存数据，从而也就解决了指针悬挂的问题。
简而言之，当数据成员中有指针时，必须要用深拷贝

简单的来说就是，在有指针的情况下，浅拷贝只是增加了一个指针指向已经存在的内存，而深拷贝就是增加一个指针并且申请一个新的内存，使这个增加的指针指向这个新的内存，采用深拷贝的情况下，释放内存的时候就不会出现在浅拷贝时重复释放同一内存的错误！
我列举一个例子来说吧：
你正在编写C++程序中有时用到，操作符的重载。最能体现深层拷贝与浅层拷贝的，就是‘=’的重载。
看下面一个简单的程序：

class string
{

char *m_str;

public:

string(char *s）

{

m_str=s;

}

string()
{};

String & operator=(const string s)

{

m_str=s.m_str;

return *this
}

};

int main()

{

string s1("abc"),s2;

s2=s1;

cout<
}

上面的 =重载其是就是实现了浅拷贝原因。是由于对象之中含有指针数据类型.s1,s2恰好指向同一各内存。所以是浅拷贝。而你如果修改一下原来的程序：
string&operator=(const string&s)

{

if(strlen(m_str)!=strlen(s.m_str))

m_str=new char[strlen(s.m_str)+1];

if(*this!=s)

strcopy(m_str,s.m_str);

return *this;

}
这样你就实现了深拷贝，原因是你为被赋值对象申请了一个新的内存所以就是深拷贝

c++默认的拷贝构造函数是浅拷贝

浅拷贝就是对象的数据成员之间的简单赋值，如你设计了一个没有类而没有提供它的复制构造函数，当用该类的一个对象去给令一个对象赋值时所执行的过程就是浅拷贝，如：
class A { public: A(int _data) : data(_data){} A(){}
private: int data; };
int main() { A a(5), b = a; // 仅仅是数据成员之间的赋值 }
这一句b = a;就是浅拷贝，执行完这句后b.data = 5;
如果对象中没有其他的资源（如：堆，文件，系统资源等），则深拷贝和浅拷贝没有什么区别，但当对象中有这些资源时，例子：
class A { public: A(int _size) : size(_size){data = new int[size];} // 假如其中有一段动态分配的内存 A(){}; ~A(){delete [] data;} // 析构时释放资源
private: int* data; int size; }
int main() { A a(5), b = a; // 注意这一句 }
这里的b = a会造成未定义行为，因为类A中的复制构造函数是编译器生成的，所以b = a执行的是一个浅拷贝过程。我说过浅拷贝是对象数据之间的简单赋值，比如：
b.size = a.size; b.data = a.data; // Oops!
这里b的指针data和a的指针指向了堆上的同一块内存，a和b析构时，b先把其data指向的动态分配的内存释放了一次，而后a析构时又将这块已经被释放过的内存再释放一次。
对同一块动态内存执行2次以上释放的结果是未定义的，所以这将导致内存泄露或程序崩溃。
所以这里就需要深拷贝来解决这个问题，深拷贝指的就是当拷贝对象中有对其他资源（如堆、文件、系统等）的引用时（引用可以是指针或引用）时，对象的另开辟一块新的资源，而不再对拷贝对象中有对其他资源的引用的指针或引用进行单纯的赋值。如：
class A { public: A(int _size) : size(_size){data = new int[size];} // 假如其中有一段动态分配的内存 A(){}; A(const A& _A) : size(_A.size){data = new int[size];} // 深拷贝 ~A(){delete [] data;} // 析构时释放资源
private: int* data; int size; }
int main() { A a(5), b = a; // 这次就没问题了 }
总结：
深拷贝和浅拷贝的区别是在对象状态中包含其它对象的引用的时候，当拷贝一个对象时，如果需要拷贝这个对象引用的对象，则是深拷贝，否则是浅拷贝