C++对象的初始化和清理之构造函数和析构函数分析与实例(一)

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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

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(进行类初始化的操作)。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(){}

  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
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();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

注意: 在main函数中,只有构造没有析构,因为程序在system("pause")处暂停了程序,所以不会调用析构函数,当main函数运行完成前会自动调用析构函数。图二所示每次初始化对象时只调用一次。

构造函数的分类及调用

两种分类方式:

参数分为: 有参构造和无参构造(默认构造函数)

类型分为: 普通构造和拷贝构造

三种调用方式:

1.括号法(常用)

2.显示法

3.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) {
        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void test01() {
    //2.1  括号法(常用)
    Person p1;//调用无参构造函数,默认构造函数的调用
    Person p2(10);//有参构造函数
    Person p3(p2);//拷贝构造函数
    //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); //相当于给匿名对象Person(10)起个名字叫p2
    Person p3 = Person(p2);
    //Person(10)单独写就是匿名对象(等同于int(10)存于栈上),特点:当前行结束之后,马上析构,即系统立即回收掉匿名对象。//2.3 隐式转换法(简化的显示法)
    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);等同于Person p5;
​
}
​
int main() {
​
    test01();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

PS: 匿名对象特点:当行结束立即析构,如下图代码的执行顺序,一般的类在实例化后都是在当前函数执行完成后才析构。image-20220726212920062

Person(10)单独写就是匿名对象(等同于int(10)存于栈上),特点:当前行结束之后,马上析构,即系统立即回收掉匿名对象。

匿名对象同上面章节的int(10)注意加上new就可以将数据开辟到堆区。

注意点:

  1. 括号法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。错误:Person p2();
  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。错误:Person (p5);等同于Person p5;

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
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) 
{}
void test02() {
    Person p; //无参构造函数
    doWork(p);//值传递拷贝新数据
}
//关键:值传递拷贝一份新的数据。先进后出:先是p的构造函数调用,再是p1的拷贝函数的调用,之后是p1的析构函数的调用,再是p的析构函数的调用。//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;//返回的p1是根据p1重新拷贝出来的一份新的数据。所以运行dowork2()后会先是调用构造再调用拷贝构造最后是析构和析构。用值的方式返回相当于拷贝构造。
}
​
void test03()
{
    Person p = doWork2();
    cout << (int *)&p << endl;//打印p的地址
}
//p1和p不是同一个地址验证了值返回的是一个新的对象。int main() {
​
    //test01();
    //test02();
    test03();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

案例刨析:

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。

关键:值传递拷贝一份新的数据。先进后出:先是p的构造函数调用,再是p1的拷贝函数的调用,之后是p1的析构函数的调用,再是p的析构函数的调用。

以值方式返回局部对象

关键:返回的p1是根据p1重新拷贝出来的一份新的数据。所以运行dowork2()后会先是调用构造再调用拷贝构造return一个p,最后是p1的析构再是test03()中p的析构。

用值的方式返回相当于拷贝构造。

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()
{
    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();
​
    system("pause");
​
    return 0;
}

导图

C++核心编程.png