C++：类和对象：对象的初始化和清理

news2025/1/11 22:53:20

1 前言：

构造和析构的背景

1：C++中的面向对象来源于生活，每个对象都会有初始值以及对象销毁前的清理数据设置

2：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的，同样一个对象或者变量没及时清理，也会造成一定的安全问题。

3：C++利用了构造函数和析构函数解决上诉问题，这两个函数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，因此如果我们没有提供构造和析构函数，编译器也会自动提供，只不过编译器自动提供的都是空事项。

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。

1 语法：类名() {}

2: 构造函数，没有返回值不能写 void

3: 函数名称与类名相同

4：构造函数可以有参数，因此可以发生重载

5：程序在调用对象时，会自动调用构造函数，无需手动调用，而且只会调用一次

6：权限应该为 public

析构函数 

主要用于对象销毁前，系统自动调用，执行一些清理工作

1： 语法 ：  ~类名(){}

2: 析构函数，没有返回值，不需要写 void

3: 函数名称和类名相同，在名称前加上符号  ~

4：析构函数不可以有采纳数，因此不可以发送重载

5：程序在对象销毁前会自动调用析构函数，无须手动调用，而且只会调用一次

6： 权限是 public

示例代码

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;


class Person {
public:
	Person(){
		cout << "Person的构造函数调用了" << endl;
	}

	~Person() {
		cout << "Person的析构函数调用了" << endl;
	}
};

int main() {
	Person p;
	return 0;
}

// 打印
Person的构造函数调用了
Person的析构函数调用了

 这里我们可以看到，我们只是创建一个对象就自动执行了 构造函数和析构函数，若我们的对象是分配在 栈上，释放这个对象的时候就会自动调用析构函数。

2：构造函数的分类及其调用 

2.1 构造函数的分类

1：按照参数分类可分为： 有参构造和 无参构造，无参构造又称为 默认构造函数。

2：按照类型分类可分为：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;
};

 从上面代码可以也可以看到

1：只要构造函数没有参数，那么就是无参构造函数，而无参构造函数就是默认构造函数

2：只要构造函数带有参数，那么就是有参构造函数

3：拷贝构造函数也是一种有参构造函数，只是说参数是同种类比的一个对象

4： 拷贝构造函数的参数是一个引用，同时为了防止改变参数的内容。需要在前面加上 const，使之称为常量引用。

5： 只要不是拷贝构造函数，其余情况都是普通构造函数。

2.2 构造函数的调用 

构造函数的调用有三种方法 

1： 括号法

2：显示法

3：隐式转换法

括号法

#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 Test() {
	Person p1(10);
	Person p2(p1);

    Person p3();
}

int main() {
	Test();

	return 0;
}

// 打印结果
有参构造函数
拷贝构造函数
析构函数！
析构函数！

注意：Person p3() ；----并没有打印无参构造函数

1：因为调用无参构造函数不能加括号

2：如果加括号，编译器慧认为这是一个函数声明，在C++的函数里面允许在声明其他函数，所以这里应该是 声明了一个函数  p3() ， 返回值类型是  Person,  不接受形参。 因此就不会调用构造函数和析构函数了。

 显示法

#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 Test() {
	// 显示法
	Person p1 = Person(10);
	Person p2 = Person(p1);
}

int main() {
	Test();

	return 0;
}


// 打印结果

有参构造函数!
拷贝构造函数!
析构函数!
析构函数!

在来看一个例子

void Test() {
	// 显示法
	Person(10);
	cout << "aaaaaa" << endl;
}

// 打印结果

有参构造函数!
析构函数!
aaaaaa

Person(10)   ------->这样写 编译器会认为这是创建一个 匿名对象，当前行结束之后，析构函数会立马执行，回收这个匿名对象。

隐式转换法 

void Test() {
	// 隐式转换法
	Person p = 10; // Person p = Person(10);
	Person p1 = p; // Person p1 = Person(p);
}

// 打印结果

有参构造函数!
拷贝构造函数!
析构函数!
析构函数!

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

1：使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象

#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 Test() {
	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
}

int main() {
	Test();

	return 0;
}

2： 值传递的方式给函数参数传值

#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;
};

// 2： 通过值得方式给函数参数传值
void dowork(Person p1) {
	
}

void Test() {
	Person p;  // 调用无参构造函数
	dowork(p);
}

int main() {
	Test();

	return 0;
}

 通过代码运行我们发现：在作为值传递时会定义一个新的对象，然后调用构造函数。

2： 以值方式返回局部对象

 

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：默认的构造函数（无参，函数体为空）

2：默然的析构函数（无参，函数体为空）

3：默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

4：如果用户定义了有参构造函数，C++不再提供默认的无参构造函数，但是会提供默认的拷贝函数。

5：如果用户定义了拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数（默认构造函数和有参构造函数）

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。

案例：假设我们的 person类不仅有年龄，还有身高们可以通过有参构造函数传递参数创建相应对象。同时，身高这个数据我们在堆区创建一块内存保存，在析构函数中释放掉这块内存。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class Person {
public:
	// 无参默认构造函数
	Person() {
		cout << "调用无参构造函数！" << endl;
	}

	// 有参构造函数
	Person(int age, int height) {
		cout << "调用有参构造函数！" << endl;
		this->m_age = age;
		this->m_height = new int(height);

	}

	// 析构函数
	~Person()
	{
		cout << "调用析构函数！" << endl;
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
		}
	}

public:
	int m_age;
	int* m_height;

};

void test() {
	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() {
	test();
	return 0;
}

 

 可以看到运行结果会报错：

具体原因就是： 两个对象重复释放堆区同一块内存，造成非法操作。见下图所示

 所以做析构时，P2先执行析构操作，释放了 0x0011地址，而P1在执行时，又会去释放 0x0011 ，这就会造成 同一块内存地址  0x0011 重复释放，这就是非法操作。

解决方案：

如果属性有在堆区 开辟，一定要自己提供拷贝构造函数，确保执行深拷贝操作（即在堆区开辟另一块内存存放对应的数据）

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

class Person {
public:
	// 无参默认构造函数
	Person() {
		cout << "调用无参构造函数！" << endl;
	}

	// 有参构造函数
	Person(int age, int height) {
		cout << "调用有参构造函数！" << endl;
		this->m_age = age;
		this->m_height = new int(height);

	}

	// 拷贝构造函数
	Person(const Person& p) {
		cout << "调用拷贝构造函数！" << endl;
		// 如果不利用深拷贝在堆区开辟新内存，就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 << "调用析构函数！" << endl;
		if (m_height != NULL)
		{
			delete m_height;
		}
	}

public:
	int m_age;
	int* m_height;

};

void test() {
	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() {
	test();
	return 0;
}

 

 打印结果是正常的，并没有出现任何问题。

6：初始化列表 

C++的构造函数主要是对属性做初始化操作，现在我们可以通过另一种方式取初始化属性的值

#include<iostream>
using namespace std;
class Person {
public:
	// 传统方式初始化
	/*Person(int a, int b, int c) {
		this->m_A = a;
		this->m_B = b;
		this->m_C = c;
	}*/

	// 初始化列表的方式初始化
	Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}

	// 打印初始化的值
	void PrintPerson() {
		cout << "m_A :" << m_A << endl;
		cout << "m_B :" << m_B << endl;
		cout << "m_C :" << m_C << endl;
	}

private:
	int m_A;
	int m_B;
	int m_C;
};

int main() {
	Person p(1, 2, 3);
	p.PrintPerson();
	return 0;
}

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：B类中有对象A作为成员，A为对象成员。

案例：假设有人 类和手机 类，手机 类的对象是人 类的成员

class Phone {}

class Person {

        Phone p;

}

question：当创建Person对象时，Phone与Person的构造函数和析构函数的顺序谁先谁后？

answer： 构造函数的顺序是先调用 对象成员（Phone）的构造函数，在调用本类（Person）构造函数，析构函数顺序恰恰与构造函数顺序相反。（先调用本来的析构函数，在调用对象成员的析构函数）。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Phone {
public:
	Phone(string pName) {
		this->m_phoneName = pName;
		cout << "调用Phone的构造函数" << endl;
	}

	~Phone()
	{
		cout << "调用phone的析构函数" << endl;
	}


public:
	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
	// m_phone(pName) 等同于： phone m_phone = pName (隐式转换，即通过有参构造隐式构造一个对象)
	Person(string name, string PName) :m_Name(name), m_Phone(PName) {
		cout << "调用 Person构造函数" << endl;
	}

	~Person()
	{
		cout << "调用Person的析构函数" << endl;
	}

	void playGame() {
		cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_phoneName << "手机！" << endl;
	}

private:
	string m_Name;
	Phone m_Phone;

};

int main() {
	// 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： 先调用对象成员的构造，再调用本类构造
	// 析构顺序： 与构造顺序相反 （先调用本类析构，再调用对象成员析构）
	Person p("张三", "苹果13");
	p.playGame();
	return 0;
}

 

 

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 。 静态成员分为：

1：静态成员变量

-------》所有对象共享同一份数据，只要一个对象修改了这个数据，则这个数据就永久性发生了变化。

------》在编译阶段分配内存（在程序还没运行前就分配了），存放在全局区

------》类内声明，类外初始化。

2：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。

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