C++学习笔记14-类和对象-对象特性

14.0 前言

• 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。

14.1 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折构函数是空实现。

• 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. 程序在调用对象时会自动调用构造函数，无需手动调用，而且只会调用一次。

析构函数语法:

~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，在名称前加上符号~。
3. 构造函数不可以有参数，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函数，无需手动调用，而且只会调用一次。

示例：

#include
using namespace std;

class Person
{
public: 
	//构造函数,没有返回值,不用写void,函数名和类名相同,创建对象的时候会自动调用,只调用一次.
	Person()
	{
		cout << "构造函数的调用" << endl;
	}
	//析构函数,没有返回值,不用写void,函数名为类名前加~,创建在销毁之前会自动调用,只调用一次.
	~Person()
	{
		cout << "析构函数的调用" << endl;
	}
};

void test1_01()
{
	Person p;
}
int main()
{
	
	test1_01();  //自动调用一次.
	//因为这是在函数内部实例化的类,所以这个类变量被放在了栈区,
	//因此在函数调用后存在这个变量的销毁过程,因此析构函数也被调用.

	cout << endl;
	Person p; //这是全局区,所以需要在程序结束才会调用析构函数.

	system("pause");
	return 0;
}

14.2 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
  注意：调用默认构造函数的时候，不要加(),会被编译器认为是函数声明，而不是调用。
• 显示法
  注意：不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象，编译器会认为那是对象的实例化，程序会因为对象重定义报错。
• 隐式转换法

示例：

#include
using namespace std;

//构造函数的分类和调用
//无参构造(默认构造)和有参构造
//普通构造和拷贝构造
class Person
{
public:
	//构造函数,普通构造
	Person()
	{
		cout << "无参构造函数的调用" << endl;
	}
	Person(int a)
	{
		age = a;
		cout << "有参构造函数的调用" << endl;
	}
	//拷贝构造
	Person(const Person& p)   //const 防止原先已经被实例化的对象被修改,引用防止地址改变,const防止内容改变.
	{
		age = p.age;  //将传入的对象属性拷贝到新的对象属性上。
		cout << "拷贝构造函数的调用" << endl;
	}
	//析构函数
	~Person()
	{
		cout << "析构函数的调用" << endl;
	}
	int age;

};
//调用
void test2_01()
{
	//1.括号法
	cout << "p1" << endl;
	Person p1;
	cout << "p2" << endl;
	Person p2(10);
	//拷贝构造函数
	cout << "p3" << endl;
	Person p3(p2);
	cout << "p2的年龄是：" << p2.age << endl;
	cout << "p3的年龄是：" << p3.age << endl;
	
	//注意事项
	//调用默认构造函数的时候，不要加()
	//因为下面这行代码，编译器会认为这是一个函数的声明,类比 void func();
	cout << "p4" << endl;
	Person p4();
	

	//2.显示法
	cout << "p5" << endl;
	Person p5;
	cout << "p6" << endl;
	Person p6 = Person(10);
	cout << "p7" << endl;
	Person p7 = Person(p6);
	cout << "匿名对象" << endl;
	Person(10);  //这是一个匿名对象，特点：当前行执行结束后，系统会立即回收掉匿名对象
	cout <<"aaaa" << endl; //可以看到这个输出在上面的匿名对象被释放后(析构函数执行后)执行的。

	//注意事项2
	//不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象
	//Person(p7); 编译器会认为Person(p7)这个语法等价于Person p7,是对象的实例化，程序会因为重定义报错。


	//3.隐士转换法
	cout << "p8" << endl;
	Person p8 = 10;   //相当于写了 Person p8 = Person(10);隐式的转换为显示法。
	cout << "p9" << endl;
	Person p9 = p8;
	cout << "开始销毁" << endl;
}
int main()
{
	test2_01();  

	system("pause");
	return 0;
}

14.3 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3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

#include
using namespace std;

class Personp
{
public:
	Personp() 
	{
		cout << "Personp默认构造函数调用" << endl;
	}
	Personp(int age)
	{
		m_Age = age;
		cout << "Personp有参构造函数的调用" << endl;
	}
	Personp(const Personp& p)
	{
		m_Age = p.m_Age;
		cout << "Personp拷贝构造函数的调用" << endl;
	}
	~Personp()
	{
		cout << "Personp析构函数的调用" << endl;
	}
	int m_Age;
};
//调用
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象 
void test3_01()
{
	cout << "p1" << endl;
	Personp p1(20);
	cout << "p2" << endl;
	Personp p2(p1);
	cout << p2.m_Age << endl;

	cout << "开始销毁" << endl;
}

//2.值传递的方式给函数参数传值
void doWork(Personp p4) //实参传给形参的时候就是直接使用的拷贝构造函数
{
	cout << "开始销毁" << endl;
}
void test3_02()
{	
	cout << "p3" << endl;
	Personp p3;
	cout << "p4" << endl;
	doWork(p3);
	
}

//3.以值方式返回局部对象
Personp doWork2()
{	
	cout << "p5" << endl;
	Personp p5;
	cout << "p5的地址为:" << &p5 << endl;
	cout << "p6" << endl;
	return p5;  //因为是返回的值,其实是使用通过拷贝构造函数将p5赋值一份再返回,然后p5被释放.
}
void test3_03()
{
	Personp p6 = doWork2();
	cout << "p6的地址为:" << &p6 << endl;
}
int main()
{
	test3_01();
	test3_02();
	test3_03();

	system("pause");
	return 0;
}

14.4 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，对所有属性进行值拷贝。

构造函数调用规则如下:

• 如果用户定义有参构造函数, C++不再提供默认无参构造函数, 但是会提供默认拷贝构造函数。
• 如果用户定义拷贝构造函数，C++不再提供其他构造函数。

示例 :

#include
using namespace std;

//定义默认构造函数和拷贝构造函数
class Personpp1
{
public:
	Personpp1()
	{
		cout << "Personpp1默认构造函数调用" << endl;
	}
	Personpp1(const Personpp1& p)
	{
		m_Age = p.m_Age;
		cout << "Personpp1拷贝构造函数调用" << endl;
	}

	~Personpp1()
	{
		cout << "Personpp1析构函数的调用" << endl;
	}
	int m_Age;
	string m_Name;
};

//不定义拷贝构造函数
class Personpp2
{
public:
	Personpp2()
	{
		cout << "Personpp2默认构造函数调用" << endl;
	}

	~Personpp2()
	{
		cout << "Personpp2析构函数的调用" << endl;
	}
	int m_Age;
	string m_Name;
};

//只定义有参构造函数
class Personpp3
{
public:
	Personpp3(int age)
	{	
		m_Age = age;
		cout << "Personpp3有参构造函数调用" << endl;
	}

	~Personpp3()
	{
		cout << "Personpp3析构函数的调用" << endl;
	}
	int m_Age;
	string m_Name;
};

//只定义拷贝构造函数
class Personpp4
{
public:
	Personpp4(const Personpp4& p)
	{
		cout << "Personpp4有参构造函数调用" << endl;
	}

	~Personpp4()
	{
		cout << "Personpp4析构函数的调用" << endl;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};


void test4_01()
{
	Personpp1 p;
	p.m_Age = 18;
	p.m_Name = "张三";
	Personpp1 p2(p);
	cout << p2.m_Name << endl;
	cout << p2.m_Age << endl;
}
void test4_02()
{	//默认拷贝构造函数会将所有属性拷贝过去
	Personpp2 p;
	p.m_Age = 19;
	p.m_Name = "张三";
	Personpp2 p2(p);
	cout << p2.m_Name << endl;
	cout << p2.m_Age << endl;
}
void test4_03()
{	
	//Personpp3 p; 会报错,因为没有默认(无参)构造函数
	Personpp3 p(20);
	p.m_Name = "李四";
	Personpp3 p2(p);
	cout << p2.m_Name << endl;
	cout << p2.m_Age << endl;
}
void test4_04()
{
	//Personpp4 p; 
	//Personpp4 p(20);
	//上面两个都会报错,因为没有默认(无参)构造函数和有参构造函数

}
int main()
{
	test4_01();
	test4_02();
	test4_03();

	system("pause");
	return 0;
}

14.5 深拷贝和浅拷贝

浅拷贝:简单的赋值拷贝操作，就是代码中的 “=” 。

深拷贝:在堆区重新申请空间，进行拷贝操作。

问题：当我们在堆区开辟一块内存来储存在一个数据时，我们也需要在程序结束的地方释放这块内存。而我们用变量储存的只是这个地址，浅拷贝得到的变量也是此地址。因此我们在第一次释放内存后，第二次会访问到相同的地址，再次释放内存时就会报错。

示例：

#include
using namespace std;
class Person5
{
public:
	Person5()
	{
		cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
	}
	Person5(int age,int height)
	{
		m_Age = age;
		m_Height = new int(height);  //需要手动释放,放在析构函数中
		cout << "Person5的有参构造函数调用" << endl;
	}
	Person5(const Person5& p)
	{
		m_Age = p.m_Age;
		//m_Height = p.m_Height;//这是编译器默认的拷贝代码，没有开辟新的内存，所以会报错。
		//深拷贝操作
		m_Height = new int(*p.m_Height);
		cout << "Person5的拷贝构造函数调用" << endl;
	}
	~Person5()
	{	
		if (m_Height != NULL)
		{
			delete m_Height;
			m_Height = NULL;
		}
		cout << "Person5的析构函数调用" << endl;
	}
	int m_Age;
	int* m_Height;
};

void test5_01()
{
	Person5 p1(18,160);
	cout << "p1的年龄为:" << p1.m_Age << "身高为:" << *p1.m_Height << endl;
	Person5 p2(p1);
	//浅拷贝,因为堆区的数据是通过地址保存的,所以拷贝过去也是同一个地址,
	//在p2释放时(地址储存在栈区，新近后出，m_Height是个地址)相应的堆区内存已经被释放,再被释放时,发现变量(m_Height是一个地址)指向的堆区内存是空的,释放就会报错。
	//解决方法：使用深拷贝，自己创建拷贝构造函数。
	cout << "p2的年龄为:" << p2.m_Age << "身高为:" << *p2.m_Height << endl;
}

int main()
{
	test5_01();
	system("pause");
	return 0;
}

14.6 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：

#include
using namespace std;
class Person6
{
public:
	传统的初始化操作
	//Person6(int a,int b,int c)
	//{
	//	m_A = a;
	//	m_B = b;
	//	m_C = c;
	//}

	//初始化列表初始化属性
	//Person6() :m_A(10),m_B(20),m_C(30)  //这是固定初始化,只能初始化为固定的值
	//{
	//}
	Person6(int a,int b=10 ,int c=30):m_A(a),m_B(b),m_C(c)  //这样就可以根据自己的需要来初始化属性，并且也是支持默认参数的。
	{
	}
	int m_A;
	int m_B;
	int m_C;
};
void test6_01()
{
	//Person6 p(10, 20, 30);传统的初始化操作
	Person6 p(20);
	cout <<"m_A = " << p.m_A << endl;
	cout <<"m_B = " << p.m_B << endl;
	cout <<"m_C = " << p.m_C << endl;
}

int main()
{
	test6_01();
	system("pause");
	return 0;
}

14.7 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;
};

问题：
在B类中有对象A作为成员，A为对象成员
那么创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？

答案：
当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象，再构造自身;
析构的顺序与构造顺序相反（栈结构）。

示例:

#include
using namespace std;

class Phone
{
public:
	Phone(string pName):m_Name(pName)
	{
		cout << "Phone的构造函数调用" << endl;
	}
	string m_Name;
	~Phone()
	{
		cout << "Phone的析构函数调用" << endl;
	}
};

class Person7
{
public:
	Person7(string name, string pName):m_Name(name),m_Phone(pName) //隐式转换法,相当于 Phone m_Phone = pName
	{
		cout << "Person7的构造函数调用" << endl;

	}
	~Person7()
	{
		cout << "Person7的析构函数调用" << endl;
	}

	string m_Name;
	Phone m_Phone;
};

//当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造类对象，再构造自身
// 根据代码逻辑也是可以知道的，代码中的顺序首先是初始化对象，而类对象也是被初始化的，所以先构造类对象了。
//析构的顺序与构造顺序相反（栈结构）
void test7_01()
{
	Person7 p("张三", "苹果MAX");
	cout << p.m_Name <<endl;
	cout << p.m_Phone.m_Name << endl;
}
int main()
{
	test7_01();
	system("pause");
	return 0;
}

14.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和函数前加上关键字static, 成为静态成员。

静态成员分为：

• 静态成员变量
  　　　1. 所有对象共享同一个静态变量数据（所有对象指的是一个类的所有实例化对象）。
  　　　2. 在编译阶段分配内存。
  　　　3. 类内声明，类外初始化。
• 静态成员函数
  　　　1. 所有对象共享一个函数数据（所有对象指的是一个类的所有实例化对象）。
  　　　2. 静态成员函数只能访问静态成员变量。

注意：静态成员变量和静态成员函数都是有权限的。

静态成员变量示例：

#include
using namespace std;

class Person8
{
public:
	//所有对象共享同一个静态变量数据
	//编译阶段就分配内存
	//类内声明，类外初始化
	static int m_A;		 //类内声明

	//静态成员变量也是有权限的
private:
	static int m_B;
};
int Person8::m_A = 100;  //类外初始化，记得指明作用域，因为不同类中可能有相同名字的成员。
int Person8::m_B = 50;
void test8_01()
{
	Person8 p;
	cout << p.m_A << endl;
	Person8 p2;
	p2.m_A = 200;
	cout << p.m_A << endl;  //说明了所有对象共享同一个静态变量数据。
}

void test8_02()
{
	//静态成员变量 不属于某个对象上，所有对象共享一份数据
	//因此有两种访问形式
	//1.通过对象访问
	Person8 p;
	cout << p.m_A << endl;

	//2.通过类名访问
	cout << Person8::m_A << endl;
	//cout << Person8::m_B << endl; //报错，因为权限限制，只可从类内访问。
}

int main()
{
	test8_01();
	test8_02();

	system("pause");
	return 0;
}

静态成员函数示例：

#include
using namespace std;

class Person9
{
public:
	static void func()
	{
		m_A = 100;  //静态成员函数可以访问静态成员变量
		//m_B = 1;  //不可以访问非静态成员变量,因为次函数是静态的，不属于某一个对象，也无法得知此m_B属于哪个对象的。
		cout << "static void func的调用" << endl;
	}
	static int m_A;
	int m_B;
private:
	void func2()
	{
	}
};
int Person9::m_A = 1;
void test9_01()
{
	//两种方式调用
	//1.通过对象调用
	Person9 p;
	p.func();

	//2.通过类名访问
	Person9::func();
	//Person9::func2();权限不允许。
}
int main()
{
	test9_01();
	system("pause");
	return 0;
}