C++面向对象基础--对象的初始化和清理

1.构造函数和析构函数

对象的初始化和清理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;
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;
}

运行结果：

2.构造函数的分类及调用

两种分类方式：

​按参数分为： 有参构造和无参构造

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

#include<iostream>
using namespace std;
//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();

    system("pause");

    return 0;
}

运行结果：

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

(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)以值方式返回局部对象

示例代码：

#include<iostream>
using namespace std;
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();

    system("pause");

    return 0;
}

运行结果：

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;
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;
}

运行结果：

5.深拷贝与浅拷贝

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;
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();

    system("pause");

    return 0;
}

运行结果：

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

6.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）... {}

示例代码：

#include<iostream>
using namespace std;
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();


    system("pause");

    return 0;
}

运行结果：

7.类对象作为类成员

C++类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为对象成员

例如：

class A {}
class B
{
    A a;
}

B类中有对象A作为成员，A为对象成员

示例代码：

#include<iostream>
using namespace std;
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();

    system("pause");

    return 0;
}

运行结果：

8.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字static，称为静态成员

静态成员分为静态成员变量和静态成员函数

静态成员变量包括：

(1)所有对象共享同一份数据
(2)在编译阶段分配内存
(3)类内声明，类外初始化
静态成员函数包括：
(1)所有对象共享同一个函数
(2)静态成员函数只能访问静态成员变量

示例代码（静态成员变量）：

#include<iostream>
using namespace std;
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();

    system("pause");

    return 0;
}

运行结果：

示例代码（静态成员函数）：

#include<iostream>
using namespace std;
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();

    system("pause");

    return 0;
}

运行结果：