C++类与对象【对象的初始化和清理】
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系列专栏：C++从基础到进阶
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- C++类与对象
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- 1 对象的初始化和清理
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- 1.1 构造函数和析构函数
- 1.2 构造函数的分类及调用
- 1.3 拷贝构造函数调用时机
- 1.4 构造函数调用规则
- 1.5 深拷贝与浅拷贝
- 1.6 初始化列表
- 1.7 对象作为类成员
- 1.8 静态成员
- 2 总结
C++类与对象
1 对象的初始化和清理
- 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。
1.1 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(){}
- 构造函数，没有返回值也不写void
- 函数名称与类名相同
- 构造函数可以有参数，因此可以发生重载
- 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(){}
- 析构函数，没有返回值也不写void
- 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
- 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
- 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
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;
}
};
void test01()
{
Person p; //在栈上的数据，调用完之后就会被销毁
}
int main() {
test01(); //对Person的创建都放在test01函数中，因此运行完这一行就会销毁对象
//因此到此处构造函数和析构函数都会被调用
system("pause");
return 0;
}
//如果上面的main函数是这样写
int main() {
Person p;
//pause之前只会调用构造函数
system("pause"); //pause之后才会调用析构函数
return 0;
}
1.2 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
显示法
隐式转换法
示例：
//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) { //这是固定写法
age = p.age;
cout << "拷贝构造函数!" << endl; //拷贝构造：传进来一个对象，将其所有属性都赋值给我
}
//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
}
//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。而不是等所在函数全部执行完之后再析构
//2.3 隐式转换法
Person p4 = 10; // 相当于Person p4 = Person(10);
Person p5 = p4; // 相当于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，也就是等价于Person p4;。这样就与之前的p4重定义了
//Person p5(p4);
}
int main() {
test01();
//test02();
system("pause");
return 0;
}
1.3 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); //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，赋值操作
}
//2. 值传递的方式给函数参数传值
//重要；相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
Person p; //无参构造函数
doWork(p); //这里面就是拷贝构造了
}
//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
Person p1;
cout << (int *)&p1 << endl; //打印P1的地址
return p1; //由于是值方式，因此会根据P1创建出一个新的对象并返回
}
void test03()
{
Person p = doWork2(); //打印P的地址，和P1的地址是不一样的
cout << (int *)&p << endl;
}
int main() {
//test01();
//test02();
test03();
system("pause");
return 0;
}
注意：
无参调用时，不要写：
Person person();
否则编译器会认为是一个函数声明
1.4 构造函数调用规则
只要创建一个类，默认情况下，c++编译器至少给这个类添加3个函数（就算我们不写也会自动添加）
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() //测试默认的拷贝构造函数是值传递
{
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); //假如没有写拷贝构造，就默认将P1的所有属性值都赋值给P2
cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}
void test02() //测试：如果用户提供有参构造，编译器不会提供默认构造，但是会提供拷贝构造
{
//前提：我们已经写出了有参构造函数
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;
}
1.5 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z：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); //在堆区创建一个指针，并接收
}
//拷贝构造函数
Person(const Person& p) { //这是我们自己的提供的深拷贝构造函数
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); //深拷贝：重新创建一片区域，赋值其指针指向区域的内容
//编译器为我们提供的默认的拷贝构造函数是这样的：m_height = p.m_height
}
//析构函数
~Person() {
//堆区的数据由程序员自己开辟，同时也有程序员自己释放，而析构函数就起到释放的作用
cout << "析构函数!" << endl;
if (m_height != NULL)
{
delete m_height; //释放堆区的数据
m_height = NULL; //避免野指针
}
}
public:
int m_age;
int* m_height;
};
void test01()
{
Person p1(18, 180);
Person p2(p1);
/*这是编译器自己提供的拷贝构造函数，默认是浅拷贝，会将P1的所有内容都复制一份，其中就包括m_height指针。此时，p1和p2的m_height都指向同一片区域。
而p2会先运行析构函数，将其m_height所指向的区域释放，p1会后运行析构函数，也会尝试将m_height所指向的区域释放，而这篇区域已经很被释放过一次了，因此就出错，也就是堆区的内存的重复释放问题。
这就是浅拷贝的问题，需要·使用深拷贝来解决，思路是将指针指向的区域的内容再重新赋值一份，这需要我们自己区实现拷贝构造函数
*/
//*p1.m_height表示输出m_height指针所指向区域的内容
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（深拷贝），防止浅拷贝带来的问题
1.6 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：
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;
}
1.7 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;
}
1.8 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
}
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;
}
2 总结
在代码的舞台上，C++翩翩起舞。
纵观代码的山川大地，无边的可能在眼前延展， C++，是智慧的风，吹动着科技的帆船。
用韵律的二进制，谱写着自由的交响曲， C++，是数字艺术的荣光，闪烁在信息的星空。
愿C++永远如诗，激励创造者的灵感。
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