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對象初始化和清理

約 4 分鐘閱讀

本文由簡體中文內容確定性轉換，並受版本化術語表保護。

1.對象的初始化和清理

  • 生活中我們買的電子產品都基本會有出廠設置，在某一天我們不用時候也會刪除一些自己信息數據保證安全
  • C++中的面向對象來源於生活，每個對象也都會有初始設置以及 對象銷燬前的清理數據的設置。

1.1.構造函數和析構函數

對象的初始化和清理也是兩個非常重要的安全問題

​ 一個對象或者變量沒有初始狀態，對其使用後果是未知

​ 同樣的使用完一個對象或變量，沒有及時清理，也會造成一定的安全問題

c++利用了構造函數和析構函數解決上述問題，這兩個函數將會被編譯器自動調用，完成對象初始化和清理工作。

對象的初始化和清理工作是編譯器強制要我們做的事情，因此如果我們不提供構造和析構，編譯器會提供

編譯器提供的構造函數和析構函數是空實現。

  • 構造函數：主要作用在於創建對象時為對象的成員屬性賦值，構造函數由編譯器自動調用，無須手動調用。
  • 析構函數：主要作用在於對象銷燬前系統自動調用，執行一些清理工作。

構造函數語法：类名(){}

  1. 構造函數，沒有返回值也不寫void
  2. 函數名稱與類名相同
  3. 構造函數可以有參數，因此可以發生重載
  4. 程序在調用對象時候會自動調用構造，無須手動調用,而且只會調用一次

析構函數語法： ~类名(){}

  1. 析構函數，沒有返回值也不寫void
  2. 函數名稱與類名相同,在名稱前加上符號 ~
  3. 析構函數不可以有參數，因此不可以發生重載
  4. 程序在對象銷燬前會自動調用析構，無須手動調用,而且只會調用一次
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;
}

int main() {
	
	test01();


	return 0;
}

運行結果：

Person的构造函数调用
Person的析构函数调用

1.2.構造函數的分類及調用

兩種分類方式：

​ 按參數分為： 有參構造和無參構造

​ 按類型分為： 普通構造和拷貝構造

三種調用方式：

​ 括號法

​ 顯示法

​ 隱式轉換法

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) {
		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;
};

//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

	//2.3 隐式转换法
	Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
	Person p5 = p4; // 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
	//Person p5(p4);
}

int main() {

	test01();
	//test02();


	return 0;
}

運行結果：

无参构造函数!
析构函数!

1.3.拷貝構造函數調用時機

C++中拷貝構造函數調用時機通常有三種情況

  • 使用一個已經創建完畢的對象來初始化一個新對象
  • 值傳遞的方式給函數參數傳值
  • 以值方式返回局部對象

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
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
	Person p; //无参构造函数
	doWork(p);
}

//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
	Person p1;
	cout << (int *)&p1 << endl;
	return p1;
}

void test03()
{
	Person p = doWork2();
	cout << (int *)&p << endl;
}

int main() {

	//test01();
	//test02();
	test03();


	return 0;
}

運行結果（地址每次運行可能不同，以下用 <地址> 表示）：

无参构造函数!
<地址>
<地址>
析构函数!

1.4.構造函數調用規則

默認情況下，c++編譯器至少給一個類添加3個函數

1．默認構造函數(無參，函數體為空)

2．默認析構函數(無參，函數體為空)

3．默認拷貝構造函數，對屬性進行值拷貝

構造函數調用規則如下：

  • 如果用户定義有參構造函數，c++不在提供默認無參構造，但是會提供默認拷貝構造

  • 如果用户定義拷貝構造函數，c++不會再提供其他構造函數

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()
{
	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);

	cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}

void test02()
{
	//如果用户提供有参构造，编译器不会提供默认构造，会提供拷贝构造
	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();


	return 0;
}

運行結果：

有参构造函数!
拷贝构造函数!
p2的年龄为： 18
析构函数!
析构函数!

1.5.深拷貝與淺拷貝

深淺拷貝是面試經典問題，也是常見的一個坑

淺拷貝：簡單的賦值拷貝操作

深拷貝：在堆區重新申請空間，進行拷貝操作

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);
		
	}
	//拷贝构造函数  
	Person(const Person& p) {
		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);
		
	}

	//析构函数
	~Person() {
		cout << "析构函数!" << endl;
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
		}
	}
public:
	int m_age;
	int* m_height;
};

void test01()
{
	Person p1(18, 180);

	Person p2(p1);

	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();


	return 0;
}

運行結果：

有参构造函数!
拷贝构造函数!
p1的年龄： 18 身高： 180
p2的年龄： 18 身高： 180
析构函数!
析构函数!

總結：如果屬性有在堆區開闢的，一定要自己提供拷貝構造函數，防止淺拷貝帶來的問題

1.6.初始化列表

作用：

C++提供了初始化列表語法，用來初始化屬性

語法：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();


	return 0;
}

運行結果：

mA:1
mB:2
mC:3

1.7.類對象作為類成員

C++類中的成員可以是另一個類的對象，我們稱該成員為 對象成員

例如：

class A {}
class B
{
    A a；
}

運行結果： 此代碼塊不含 main 函數，是語法、接口或分文件示例，不能獨立運行，因此沒有終端輸出。

B類中有對象A作為成員，A為對象成員

那麼當創建B對象時，A與B的構造和析構的順序是誰先誰後？

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();


	return 0;
}

運行結果：

Phone构造
Person构造
张三 使用苹果X 牌手机!
Person析构
Phone析构

1.8.靜態成員

靜態成員就是在成員變量和成員函數前加上關鍵字static，稱為靜態成員

靜態成員分為：

  • 靜態成員變量
    • 所有對象共享同一份數據
    • 在編譯階段分配內存
    • 類內聲明，類外初始化
  • 靜態成員函數
    • 所有對象共享同一個函數
    • 靜態成員函數只能訪問靜態成員變量

**示例1 ：**靜態成員變量

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();


	return 0;
}

運行結果：

p1.m_A = 100
p1.m_A = 200
p2.m_A = 200
m_A = 200

**示例2：**靜態成員函數

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();


	return 0;
}

運行結果：

func调用
func调用