【C++】对象特性：无参有参构造函数，拷贝构造函数，析构函数

2023-12-20 01:04:21

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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。

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(){}

  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

示例代码

#include<iostream>
using namespace std;
//对象的初始化和清理
//1、构造函数 进行初始化操作
//2、析构函数 进行清理的操作
class Person
{
public:
	//1.1、构造函数
	//没有返回值 不用void
	//函数名 与类名称相同
	//构造函数可以有参数，可以发生重载
	//创建对象的时候，构造函数会自动调用，且只调用一次
	Person()
	{
		cout << "Person 构造函数的调用" << endl;
	}

	//1.2、析构函数
	//没有返回值 不写void
	//函数名和类名相同 在名称前加~
	//析构函数不可以有参数，不可以发生重载
	//对象销毁前 会自动调用析构函数 而且只会调用一次
	~Person()
	{
		cout << "Person 析构函数的调用" << endl;
	}
};

void test01()
{
	Person P;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

Person 构造函数的调用
Person 析构函数的调用
1.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式：

1）按参数分为： 有参构造和无参构造

2）按类型分为： 普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

1）括号法

2）显示法

3）隐式转换法

构造函数的分类

#include<iostream>
using namespace std;

//1构造函数的分类及调用
//分类
//按照参数分类 无参构造(默认构造) 和 有参构造
//按照类型分类 普通构造 和 拷贝构造
class Person
{
public:
	int age;
	//构造函数
	Person()
	{
		cout << "Person 无参构造函数的调用" << endl;
	}
    //有参构造函数
	Person(int a)
	{
		age = a;
		cout << "Person 有参构造函数的调用" << endl;
	}
	//拷贝构造函数
	Person(const Person &p)
	{
		//将传入的人身上的所有属性，拷贝在我的身上 
		age = p.age;
		cout << "Person 拷贝构造函数的调用" << endl;
	}
	//析构函数
	~Person()
	{
		cout << "Person 析构函数的调用" << endl;
	}
};

构造函数的调用

1）构造函数的调用：括号法

void test01()
{
	//1、括号法
	Person p1; //默认构造函数的调用
	Person p2(10); //有参构造函数的调用
	Person p3(p2); //拷贝构造函数的调用

	//注意事项1
	//调用默认构造函数时候，不用加()
	//因为下面这行代码，编译器会认为是一个函数的声明
	//Person p1();

	cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
	cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

Person 无参构造函数的调用
Person 有参构造函数的调用
Person 拷贝构造函数的调用
p2的年龄为：10
p3的年龄为：10
Person 析构函数的调用
Person 析构函数的调用
Person 析构函数的调用

2）构造函数的调用：显示法

void test01()
{
	//2、显示法
	Person p1;
	Person p2 = Person(10); //有参构造
	Person p3 = Person(p2); //拷贝构造

	//Person(10); //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

	//注意事项2
	//不要利用拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器会认为 Person(p3); 等价于 Person p3; 重定义，报错。
	//Person(p3);

	cout << "p2的年龄为：" << p2.age << endl;
	cout << "p3的年龄为：" << p3.age << endl;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

Person 无参构造函数的调用
Person 有参构造函数的调用
Person 拷贝构造函数的调用
p2的年龄为：10
p3的年龄为：10
Person 析构函数的调用
Person 析构函数的调用
Person 析构函数的调用

3）构造函数的调用：

void test01()
{
	//3、隐式转换法
    Person p4 = 10; //相当于 写了 Person(10); 
    Person p5 = p4; //拷贝构造

    cout << "p4的年龄：" << p4.age << endl;
    cout << "p5的年龄：" << p5.age << endl;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

Person 有参构造函数的调用
Person 拷贝构造函数的调用
p4的年龄：10
p5的年龄：10
Person 析构函数的调用
Person 析构函数的调用
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。

示例代码

#include<iostream>
using namespace std;

//拷贝构造函数调用时机

//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、值方式返回局部对象
class Person
{
public:
	int m_Age;
	Person()
	{
		cout << "Person默认构造函数的调用" << endl;
	}
	Person(int age)
	{
		m_Age = age;
		cout << "Person有参构造函数的调用" << endl;
	}
	Person(const Person& p)
	{
		m_Age = p.m_Age;
		cout << "Person拷贝构造函数的调用" << endl;
	}
	~Person()
	{
		cout << "Person默认析构函数的调用" << endl;
	}
};

1、使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象。

//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  p1(20);
	Person  p2(p1);
	cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

Person有参构造函数的调用
Person拷贝构造函数的调用
p2的年龄为：20
Person默认析构函数的调用
Person默认析构函数的调用

2、值传递的方式给函数参数传值

//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;
	doWork(p);
}

运行结果

Person默认构造函数的调用
Person拷贝构造函数的调用
Person默认析构函数的调用
Person默认析构函数的调用

3、值方式返回局部对象

//3、值方式返回局部对象
Person doWork03()
{
	Person p1;
	cout << "p1的地址为：" << (int*)&p1 << endl;
	return p1;
}
void test03()
{
	Person p = doWork03();
	cout << "p的地址为：" << (int*)&p << endl;
}

运行结果

Person默认构造函数的调用
010FF894
Person拷贝构造函数的调用
Person默认析构函数的调用
010FF98C
Person默认析构函数的调用

运行结果（VS2022）编译器会优化

Person默认构造函数的调用
p1的地址为：000000B083EFF5D4
p的地址为：000000B083EFF5D4
Person默认析构函数的调用
1.4 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。

示例代码

#include<iostream>
using namespace std;
//构造函数的调用规则
//1、创建一个类，C++编译器会给每个类都添加至少三个函数
//默认构造(空实现)
//析构函数(空实现)
//拷贝构造(值拷贝)

//2、
// 如果我们写了有参构造函数，编译器就不再提供默认构造，依然提供拷贝构造
// 如果我们写了拷贝构造函数，编译器就不再提供其他普通构造函数了

class Person
{
public:
	int m_Age;
	Person()
	{
		cout << "Person默认构造函数的调用" << endl;
	}
	Person(int age)
	{
		m_Age = age;
		cout << "Person有参构造函数的调用" << endl;
	}
	/*Person(const Person& p)
	{
		m_Age = p.m_Age;
		cout << "Person拷贝构造函数的调用" << endl;
	}*/
	~Person()
	{
		cout << "Person默认析构函数的调用" << endl;
	}
};

void test01()
{
	Person p;
	p.m_Age = 18;

	Person p2(p);
	cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << endl;
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

Person默认构造函数的调用
p2的年龄为：18
Person默认析构函数的调用
Person默认析构函数的调用

可以看到我们定义了有参构造函数，而我们没有定义拷贝构造函数，但是编译器为我们提供了拷贝构造函数，将p.m_Age = 18值拷贝给了p2。

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：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。

示例代码

#include<iostream>
using namespace std;
//深拷贝与浅拷贝

class Person
{
public:
	int m_Age;
	int *m_Height; //身高
public:
	Person() 
	{
		cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
	}
	Person(int age, int height)
	{
		cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
		m_Age = age;
		m_Height = new int(height);
	}
	//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 << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;
		m_Age = p.m_Age;
		//m_Height = p.m_Height; 编译器默认实现就是这行代码
		//深拷贝操作
		m_Height = new int(*p.m_Height);
	}
	~Person()
	{
		//析构代码，将堆区开辟数据做释放操作
		if (m_Height != NULL)
		{
			delete m_Height;
			m_Height = NULL;
		}
		cout << "Person的默认析构函数调用" << endl; 
	}
};

void test01()
{
	Person p1(18,160);
	Person p2(p1);

	cout << "p1的年龄为："  << p1.m_Age << " 身高为：" << *p1.m_Height << endl;
	
	cout << "p2的年龄为：" << p2.m_Age << " 身高为：" << *p2.m_Height << endl;
}

int main()
{
	test01();

	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

Person的有参构造函数调用
Person 拷贝构造函数调用
p1的年龄为：18 身高为：160
p2的年龄为：18 身高为：160
Person的默认析构函数调用
Person的默认析构函数调用

假如，我们没有自行设计拷贝构造函数，那么编译器会默认为浅拷贝，也就是说首先p2析构，内存释放，然后p1析构，内存释放，然而此时对应内存已经释放过了，无法释放第二次，所以会报错。

浅拷贝的意思就是 p1.m_Height在堆区开辟内存，对应的地址为0x0011，而拷贝给p2.m_Height，它对应的地址也是0x0011。

而深拷贝也就是说， p1.m_Height在堆区开辟内存，对应的地址为0x0011，而拷贝给p2.m_Height，p2.m_Height开辟了一个新地址，0x0022，但是0x0011和0x0022的内容都是160。

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，防止浅拷贝带来的问题。

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_51993913/article/details/135095929
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