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物件初始化和清理

約 4 分鐘閱讀

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1.物件的初始化和清理

  • 生活中我們買的電子產品都基本會有出廠設定，在某一天我們不用時候也會刪除一些自己資訊資料保證安全
  • C++中的物件導向來源於生活，每個物件也都會有初始設定以及 物件銷燬前的清理資料的設定。

1.1.建構函式和解構函式

物件的初始化和清理也是兩個非常重要的安全問題

​ 一個物件或者變數沒有初始狀態，對其使用後果是未知

​ 同樣的使用完一個物件或變數，沒有及時清理，也會造成一定的安全問題

c++利用了建構函式和解構函式解決上述問題，這兩個函式將會被編譯器自動呼叫，完成物件初始化和清理工作。

物件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

編譯器提供的建構函式和解構函式是空實現。

  • 建構函式：主要作用在於建立物件時為物件的成員屬性賦值，建構函式由編譯器自動呼叫，無須手動呼叫。
  • 解構函式：主要作用在於物件銷燬前系統自動呼叫，執行一些清理工作。

建構函式語法：类名(){}

  1. 建構函式，沒有返回值也不寫void
  2. 函式名稱與類名相同
  3. 建構函式可以有引數，因此可以發生過載
  4. 程式在呼叫物件時候會自動呼叫構造，無須手動呼叫,而且只會呼叫一次

解構函式語法： ~类名(){}

  1. 解構函式，沒有返回值也不寫void
  2. 函式名稱與類名相同,在名稱前加上符號 ~
  3. 解構函式不可以有引數，因此不可以發生過載
  4. 程式在物件銷燬前會自動呼叫析構，無須手動呼叫,而且只會呼叫一次
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;
}

執行結果：

Person的构造函数调用
Person的析构函数调用

1.2.建構函式的分類及呼叫

兩種分類方式：

​ 按引數分為： 有參構造和無參構造

​ 按型別分為： 普通構造和複製構造

三種呼叫方式：

​ 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;
}

執行結果：

无参构造函数!
析构函数!

1.3.複製建構函式呼叫時機

C++中複製建構函式呼叫時機通常有三種情況

  • 使用一個已經建立完畢的物件來初始化一個新物件
  • 值傳遞的方式給函式引數傳值
  • 以值方式返回區域性物件

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;
}

執行結果（地址每次執行可能不同，以下用 <地址> 表示）：

无参构造函数!
<地址>
<地址>
析构函数!

1.4.建構函式呼叫規則

預設情況下，c++編譯器至少給一個類新增3個函式

1．預設建構函式(無參，函式體為空)

2．預設解構函式(無參，函式體為空)

3．預設複製建構函式，對屬性進行值複製

建構函式呼叫規則如下：

  • 如果使用者定義有參建構函式，c++不在提供預設無參構造，但是會提供預設複製構造

  • 如果使用者定義複製建構函式，c++不會再提供其他建構函式

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;
}

執行結果：

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.深複製與淺複製

深淺複製是面試經典問題，也是常見的一個坑

淺複製：簡單的賦值複製操作

深複製：在堆區重新申請空間，進行複製操作

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;
}

執行結果：

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，一定要自己提供複製建構函式，防止淺複製帶來的問題

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;
}

執行結果：

mA:1
mB:2
mC:3

1.7.類物件作為類成員

C++類中的成員可以是另一個類的物件，我們稱該成員為 物件成員

例如：

class A {}
class B
{
    A a；
}

執行結果： 此程式碼塊不含 main 函式，是語法、介面或分檔案示例，不能獨立執行，因此沒有終端輸出。

B類中有物件A作為成員，A為物件成員

那麼當建立B物件時，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;
}

執行結果：

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數和成員函式前加上關鍵字static，稱為靜態成員

靜態成員分為：

  • 靜態成員變數
    • 所有物件共享同一份資料
    • 在編譯階段分配記憶體
    • 類內宣告，類外初始化
  • 靜態成員函式
    • 所有物件共享同一個函式
    • 靜態成員函式只能訪問靜態成員變數

**示例1 ：**靜態成員變數

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;
}

執行結果：

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

**示例2：**靜態成員函式

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;
}

執行結果：

func调用
func调用