bilibiliC++23-35类和对象-对象特性

╰半橙微兮° 2022-10-25 14:27 159阅读 0赞

### 4.2 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。

#### 4.2.1 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

#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
    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;
    }
    /* Person的构造函数调用 Person的析构函数调用 请按任意键继续. . . */

#### 4.2.2 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：

括号法

显示法

隐式转换法

**示例：**

#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();
    	//void func();
    
    	//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
    	//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 (p3)//p3重定义
    
    	//2.3 隐式转换法
    	Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
    	Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    	//test02();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

#### 4.2.3 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：**

#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;
    }

#### 4.2.4 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：

#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;
    }

#### 4.2.5 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

浅拷贝的问题就是堆区的内存重复释放  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
浅拷贝的问题要利用深拷贝进行解决，自己实现拷贝构造函数 解决浅拷贝带来的问题

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**示例：**

#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_height = p.m_height;编译器默认实现就是这行代码
    		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;
    }

> 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

#### 4.2.6 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：**

#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;
    }

#### 4.2.7 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  
那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？  
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

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

#### 4.2.8 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
    
     *  所有对象共享同一份数据
     *  在编译阶段分配内存
     *  类内声明，类外初始化
 *  静态成员函数
    
     *  所有对象共享同一个函数
     *  静态成员函数只能访问静态成员变量

**示例1 ：** 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;
    }

**示例2：** 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;
    }

### 4.3 C++对象模型和this指针 ###

#### 4.3.1 成员变量和成员函数分开存储 ####

在C++中，类内的成员变量和成员函数分开存储

只有非静态成员变量才属于类的对象上

代码1：

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Person 
    { 
    
    };
    
    void test01()
    { 
    	Person p;
    	//空对象占用内存空间是1
    	//C++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间，是为了区分空对象占内存的位置
    	//每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址
    	cout << sizeof(p) << endl;
    }
    
    int main() 
    { 
    	test01();
    	system("pause");
    	return 0;
    }
    /* 1 请按任意键继续. . . */

代码2：

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Person 
    { 
    	int m_A;//非静态成员变量 属于类的对象上
    };
    
    void test01()
    { 
    	Person p;
    	cout << sizeof(p) << endl;
    }
    
    int main() 
    { 
    	test01();
    	system("pause");
    	return 0;
    }
    /* 4 请按任意键继续. . . */

代码3：

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Person 
    { 
    	int m_A;//非静态成员变量 属于类的对象上
    	static int m_B;//静态成员变量 不属于类的对象上
    	void func() { }//非静态成员函数 不属于类的对象上
    	static void func2() { }//静态成员函数 不属于类的对象上
    };
    int Person::m_B = 0;
    void test01()
    { 
    	Person p;
    	cout << sizeof(p) << endl;
    }
    
    int main() 
    { 
    	test01();
    	system("pause");
    	return 0;
    }
    /* 4 请按任意键继续. . . */

#### 4.3.2 this指针概念 ####

通过4.3.1我们知道在C++中成员变量和成员函数是分开存储的

每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码

那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？

c++通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。**this指针指向被调用的成员函数所属的对象**

this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针

this指针不需要定义，直接使用即可

this指针的用途：

*  当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
 *  在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return \*this

代码1  
名称冲突

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Person 
    { 
    public:
    	Person(int age)
    	{ 
    		age = age;
    		//编译器认为前三个age是同一份，并没有对成员age进行赋值操作
    		//所以成员命名一般命名为m_Age//m是member成员的意思
    	}
    	int age;
    };
    
    void test01()
    { 
    	Person p1(18);
    	cout << "p1的年龄是"<<p1.age<< endl;
    }
    
    int main() 
    { 
    	test01();
    	system("pause");
    	return 0;
    }
    /* p1的年龄是-858993460 请按任意键继续. . . */

代码2

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Person
    { 
    public:
    
    	Person(int age)
    	{ 
    		//1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
    		this->age = age;
    	}
    
    	Person& PersonAddPerson(Person p)
    	{ 
    		this->age += p.age;
    		//返回对象本身
    		return *this;
    	}
    
    	int age;
    };
    
    void test01()
    { 
    	Person p1(10);
    	cout << "p1.age = " << p1.age << endl;
    
    	Person p2(10);
    	p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
    	cout << "p2.age = " << p2.age << endl;
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

#### 4.3.3 空指针访问成员函数 ####

C++中空指针也是可以调用成员函数的，但是也要注意有没有用到this指针

如果用到this指针，需要加以判断保证代码的健壮性

**示例：**

//空指针访问成员函数
    class Person { 
    public:
    
    	void ShowClassName() { 
    		cout << "我是Person类!" << endl;
    	}
    
    	void ShowPerson() { 
    		if (this == NULL) { 
    			return;
    		}
    		cout << mAge << endl;
    	}
    
    public:
    	int mAge;
    };
    
    void test01()
    { 
    	Person * p = NULL;
    	p->ShowClassName(); //空指针，可以调用成员函数
    	p->ShowPerson();  //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

#### 4.3.4 const修饰成员函数 ####

**常函数：**

*  成员函数后加const后我们称为这个函数为**常函数**
 *  常函数内不可以修改成员属性
 *  成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

**常对象：**

*  声明对象前加const称该对象为常对象
 *  常对象只能调用常函数

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    class Person { 
    public:
    	Person() { 
    		m_A = 0;
    		m_B = 0;
    	}
    
    	//this指针的本质是一个指针常量，指针的指向不可修改
    	//如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数
    	void ShowPerson() const { 
    		//const Type* const pointer;
    		//this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
    		//this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的
    
    		//const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
    		this->m_B = 100;
    	}
    
    	void MyFunc() const { 
    		//mA = 10000;
    	}
    
    public:
    	int m_A;
    	mutable int m_B; //可修改 可变的
    };
    
    
    //const修饰对象 常对象
    void test01() { 
    
    	const Person person; //常量对象 
    	cout << person.m_A << endl;
    	//person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
    	person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量
    
    	//常对象访问成员函数
    	person.MyFunc(); //常对象不能调用const的函数
    
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221024/5572dcf10e994451a9a7f19d9a36aaa9.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FpcXExMzY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221024/bd15af51a9f745039c10ee5aab05f17f.png