对象的初始化与清理

心已赠人 2022-12-26 10:29 157阅读 0赞

一、对象的初始化与清理。  
生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用的时候也会删除一些自己信息数据保证安全。  
C++中面向对象来源于生活，每一个对象也都会有初始化设置以及对象销毁前清理数据的设置。

1、C++中需要考虑的问题。  
对象初始化和清理是两个非常重要安全问题。  
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，使用完一个对象或者变量时，没有及时清理，也会造成一定的安全问题。

2、构造函数与析构函数。  
C++利用构造函数和析构函数解决上述的问题，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时编译器强制我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构函数，编译器会自动提供的构造和析构函数时空实现。

构造函数： 主要作用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： 主要作用于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。

3、语法。  
1、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，无须手动调用，而且只会调用一次。

2、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，在名称前面加上~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。

\#include <iostream>  
using namespace std;

//对象的初始化以及清理。  
//1. 构造函数  
//2. 析构函数

class Person\{  
public:  
//1、构造函数语法: 初始化!  
/\*  
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，无须手动调用，而且只会调用一次。  
\*/

Person()  
\{  
cout << "Person 构造函数的调用" << endl;  
\}

//2. 析构函数语法: 清理!  
/\*  
~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，在名称前面加上~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。  
\*/

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

//构造和析构都是必须有实现，如果我们自己不提供，编译器就会提供一个空实现的构造和析构。  
int main()  
\{  
//实例化一个对象  
Person p; //栈区上的数据，函数返回时，p就会在栈区释放。  
cout << "aaa" << endl;

return 0;  
\}

二、构造函数分类以及调用。  
两种分类方式：  
按参数分为： 有参构造与无参构造。  
按类型分为： 普通构造与拷贝构造。

三种调用方式：  
括号法  
显示法  
隐式转换法

\#include <iostream>  
using namespace std;

//构造函数分类以及调用  
//分类  
//按照参数分类: 无参构造和有参构造  
//按照类型分类: 普通构造和拷贝构造

class Person\{  
public:  
//构造函数  
//普通无参构造函数  
Person()  
\{  
cout << "Person的无参构造函数调用" << endl;  
\}

//普通有参构造函数  
Person(int a)  
\{  
m\_Age = a;  
cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;  
\}

//拷贝构造函数  
Person(const Person &p) //将传入的参数p的所有属性拷贝到自己身上。  
\{  
m\_Age = p.m\_Age;  
cout << "Person拷贝构造函数的调用" << endl;  
\}

~Person()  
\{  
cout << "Person析构函数调用" << endl;  
\}

int m\_Age;  
\};

int main()  
\{  
//调用  
//1. 括号法  
//Person p1; //默认构造函数的调用，即无参构造。  
//Person p2(10); //有参构造函数  
//Person p3(p2); //拷贝构造函数

//注意事项:  
//调用默认构造函数时，不要加()  
//因为下面这行代码，编译器会认为是一个函数的声明，不会认为在创建对象。  
//Person p1();

//cout << "p2的年龄为:" << p2.m\_Age << endl;  
//cout << "p3的年龄为:" << p3.m\_Age << endl;

//2. 显示法  
//Person p1; //无参构造  
//Person p2 = Person(10); //有参构造  
//Person p3 = Person(p2); //拷贝构造

//Person(10); //这也是一个对象，只是没有名字而已，系统创建了这个没有名字的对象之后，赋值给Person p2，这个对象就有名字了，叫p2。  
//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 << "aaa" << endl;

//cout << "p2的年龄为:" << p2.m\_Age << endl;  
//cout << "p3的年龄为:" << p3.m\_Age << endl;

//3. 隐式转换法。  
Person p1 = 10; //相等于 Person p1 = Person(10);  
Person p2 = p1; //拷贝构造

cout << "p1的年龄为:" << p1.m\_Age << endl;  
cout << "p2的年龄为:" << p2.m\_Age << endl;

return 0;  
\}

三、拷贝构造函数调用时机。  
在C++中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况。  
1）使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象。  
2）值传递的方式给函数参数传值。  
3）以值传递的方式返回局部对象。

\#include <iostream>  
using namespace std;

//拷贝构造函数的调用时机  
/\*  
1）使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象。  
2）值传递的方式给函数参数传值。  
3）以值传递的方式返回局部对象。  
\*/

class Person\{  
public:  
Person()  
\{  
cout << "Person默认构造函数调用" << endl;  
\}

Person(int age)  
\{  
cout << "Person有参构造函数调用" << endl;  
m\_Age = age;  
\}

Person(const Person &p)  
\{  
cout << "Person 拷贝构造函数的调用" << endl;  
m\_Age = p.m\_Age;  
\}

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

int m\_Age;  
\};

/\*  
void doWork(Person p) // Person p = p 隐式转换法 会调用拷贝函数  
\{

\}  
\*/

Person doWork2()  
\{  
Person p1; //局部对象  
return p1;  
\}

int main()  
\{  
//1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象。  
/\*  
Person p1(10); //有参构造  
Person p2(p1); //拷贝构造

cout << "p1的年龄:" << p1.m\_Age << endl;  
cout << "p2的年龄:" << p2.m\_Age << endl;  
\*/

//2. 值传递的方式给函数参数传值。  
//Person p; //调用默认构造函数  
//doWork(p);

//3. 以值传递的方式返回局部对象。  
//编译命令: g++ demo3.cpp -o demo3 -fno-elide-constructors  
//作用是: 关闭返回值优化

Person p = doWork2();

/\*  
Person 默认构造函数调用 --> Person p1的默认构造函数  
Person 拷贝构造函数的调用  
Person 析构函数的调用  
Person 拷贝构造函数的调用  
Person 析构函数的调用  
Person 析构函数的调用  
\*/  
  
return 0;  
\}

四、构造函数的调用规则。  
默认情况下，C++编译器至少会给一个类添加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。

构造函数的调用规则如下：  
1）如果用户定义了有参构造函数，C++不会再提供默认构造函数，但是会提供拷贝构造。  
2）如果用户定义了拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数。

\#include <iostream>  
using namespace std;

//构造函数的调用规则  
/\*  
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。  
\*/

class Person\{  
public:  
/\*  
Person()  
\{  
cout << "默认构造函数的调用" << endl;  
\}  
\*/

/\*  
Person(int age)  
\{  
cout << "有参构造函数的调用" << endl;  
m\_Age = age;  
\}  
\*/

Person(const Person &p)  
\{  
cout << "拷贝构造函数的调用" << endl;  
m\_Age = p.m\_Age;  
\}  
  
~Person()  
\{  
cout << "析构函数的调用" << endl;  
\}

int m\_Age;  
\};

int main()  
\{  
//Person p1(18); //有参构造  
//cout << "p1的年龄:" << p1.m\_Age << endl;

//Person p2(p1); //拷贝构造  
//cout << "p2的年龄:" << p2.m\_Age << endl;

//1. 如果用户定义了有参构造函数，C++不会再提供默认构造函数，但是会提供拷贝构造。  
//Person p3; //你写了有参构造函数，编译器就不会提供默认构造函数

/\*  
Person p4(18); //由于用户提供有参构造，就会有参构造。  
cout << "p4的年龄:" << p4.m\_Age << endl;

Person p5(p4); //拷贝构造函数  
cout << "p5的年龄:" << p5.m\_Age << endl;  
\*/

//2. 如果用户定义了拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数。  
//Person p6; //不会提供默认构造函数  
//Person P6(18); //不会提供有参数构造函数(换个角度思考，就算他答应给你有参构造，他也不知道该你提供什么参数呀)。

//总结： 当用户只写了拷贝构造函数时，用户一定要提供有参/无参构造函数，否则无法初始化对象。  
//Person p7(p6);

return 0;  
\}

五、深拷贝与浅拷贝。  
深浅拷贝面试中经典问题，也是一个坑。  
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。

\#include <iostream>  
using namespace std;

//深拷贝与浅拷贝  
class Person\{  
public:  
Person()  
\{  
cout << "Person 默认构造函数" << endl;  
\}

Person(int age,int height)  
\{  
m\_Age = age;  
m\_Height = new int(height);

cout << "Person 有参构造函数" << endl;  
\}

//编译器默认都是浅拷贝  
//自己实现拷贝构造函数，解决浅拷贝带来的问题。  
Person(const Person &p)  
\{  
cout << "自己写的拷贝构造函数" << endl;  
m\_Age = p.m\_Age;  
//m\_Height = p.m\_Height; //编译器默认实现就是这行代码，做浅拷贝。

//深拷贝，重新在堆区申请空间。  
m\_Height = new int(\*p.m\_Height);  
\}

~Person()  
\{  
if(m\_Height != NULL)  
\{  
delete m\_Height;  
m\_Height = NULL;  
\}

cout << "Person 析构函数的调用" << endl;  
\}

int m\_Age; //年龄  
int \*m\_Height; //身高  
\};

int main()  
\{  
Person p1(18,160);  
cout << "p1的年龄:" << p1.m\_Age << " 身高:" << \*p1.m\_Height << endl;

Person p2(p1); //调用系统提供的拷贝构造函数  
//系统提供的拷贝构造函数，会做一个浅浅拷贝。  
cout << "p2的年龄:" << p2.m\_Age << " 身高:" << \*p2.m\_Height << endl;

return 0;  
\}

总结： 如果有属性在堆区开辟，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题。

六、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)...\{\}

\#include <iostream>  
using namespace std;

//初始化列表  
//语法： 构造函数():属性1(值1)，属性2(值2)...\{\}

class Person\{  
public:  
//传统初始化操作  
/\*  
Person(int a,int b,int c)  
\{  
m\_A = a;  
m\_B = b;  
m\_C = c;  
\}  
\*/

//初始化列表的属性  
/\*  
Person():m\_A(10),m\_B(20),m\_C(30)  
\{

\}  
\*/

//初始化列表属性  
Person(int a,int b,int c):m\_A(a),m\_B(b),m\_C(c)  
\{

int m\_A;  
int m\_B;  
int m\_C;  
\};

int main()  
\{  
//Person p1(10,20,30);

Person p1(30,20,10);

cout << "m\_A = " << p1.m\_A << endl;  
cout << "m\_B = " << p1.m\_B << endl;  
cout << "m\_C = " << p1.m\_C << endl;

return 0;  
\}

七、类对象作为类成员  
C++中类中的成员可以是另外一个类的对象，我们称该成员为对象成员。

例如:  
class A  
\{

\};

class B\{

A a; -> 把A类的对象作为B类的成员。  
\};

那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序时谁先谁后？  
\#include <iostream>  
using namespace std;

//类对象作为类成员  
//手机类  
class Phone\{  
public:  
Phone(string pName)  
\{  
cout << "Phone的有参构造函数" << endl;  
m\_PName = pName;  
\}

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

//手机品牌名称  
string m\_PName;  
\};

//人类  
class Person\{  
public:  
Person(string name,string p\_Name):m\_Name(name),m\_Phone(p\_Name)  
\{  
cout << "Person的有参构造函数" << endl;  
\}

~Person()  
\{  
cout << "Person的析构函数" << endl;  
\}

string m\_Name; //姓名  
Phone m\_Phone; //手机  
\};

//当其他类对象作为本类成员，构造时候先构造对象，再构造自身，析构的顺序与构造相反。  
int main()  
\{  
Person p("张三","小米");

cout << p.m\_Name << "拿着" << p.m\_Phone.m\_PName << endl;

return 0;  
\}

结果：  
Phone的有参构造函数  
Person的有参构造函数  
张三拿着小米  
Person的析构函数  
Phone析构函数的调用

总结：  
构造顺序： 先调用对象成员的构造，再调用本类的构造。  
析构顺序： 与构造相反!

八、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词static，成为静态成员。  
静态成员分为：

静态成员变量 --> 全局区  
1）所有的对象共享同一份数据。  
例如： 对象A将静态成员变量修改为100，对象B访问这个静态成员变量就是100

2）在编译阶段已经分配好内存了。  
在运行前，就已经在全局区分配好空间了。

3）类内声明，类外初始化。  
静态成员变量必须有初始化值，不然没法用它。

\#include <iostream>  
using namespace std;

//静态成员变量  
//1. 所有对象都共享同一份数据  
//2. 编译阶段就分配好内存了  
//3. 类内声明，类外初始化 -> 必须初始化，否则无法使用该静态成员变量。

class Person\{  
public:

//静态成员变量  
static int m\_A;

private:  
static int m\_B;  
\};

//类内声明，类外初始化  
int Person::m\_A = 100; //必须类外初始化  
int Person::m\_B = 200;

int main()  
\{  
Person p1;  
cout << "p1.m\_B" << p1.m\_B << endl;  
//所有的对象都共享同一份数据  
/\*  
Person p;  
cout << "p.m\_A = " << p.m\_A << endl; //100

Person p2;  
p2.m\_A = 400; //p2改成400,p去访问这个m\_A就是400

cout << "p.m\_A = " << p.m\_A << endl; //400  
\*/

//静态成员变量 不属于某一个对象上，所有对象都共享同一份数据  
//因此静态成员变量有两种访问方式。

//1. 通过对象去访问。  
Person p;  
cout << "p.m\_A = " << p.m\_A << endl;

//2. 通过类名去访问静态成员变量  
cout << Person::m\_A << endl;

return 0;  
\}

静态成员函数 ---> 代码区  
1）所有对象都共享同一个函数。  
2）静态成员函数只能访问静态成员变量。

\#include <iostream>  
using namespace std;

/\*  
静态成员函数 ---> 代码区  
1）所有对象都共享同一个函数。  
2）静态成员函数只能访问静态成员变量。  
\*/

class Person\{  
public:  
//静态成员函数  
static void func()  
\{  
m\_A = 100; //对，可以使用静态成员变量  
//m\_B = 200; //编译错误，静态成员函数不能使用非静态成员变量  
cout << "static void func()的调用" << endl;  
\}

static int m\_A; //静态成员变量 -> 全局区  
int m\_B; //非静态成员变量 -> 栈区

//静态成员函数也是权限的  
private:  
static void func2()  
\{  
cout << "static void func2的调用" << endl;  
\}  
\};

int Person::m\_A = 0;

int main()  
\{  
//1. 所有所有对象都共享同一个函数，说明函数不是某一个对象上。  
//1. 通过对象去访问。  
Person p;  
p.func();

//2. 通过类名去访问。  
Person::func();

Person::func2();

return 0;  
\}