正確理解C++的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)
一、構(gòu)造函數(shù)
首先,由于類只是一個(gè)模板,因此我們?cè)诙x類時(shí)無(wú)法對(duì)成員變量初始化,比如下面代碼就是錯(cuò)誤的:
class circle{ public: int m_L = 20; // Error:不允許使用數(shù)據(jù)成員初始值設(shè)定項(xiàng) };
因此,初始化只能發(fā)生在類創(chuàng)建對(duì)象的過程中,但是由于訪問權(quán)限的原因,無(wú)法在類外訪問某些成員變量,因此下面這種做法有時(shí)候是無(wú)效的:
circle C1; // 實(shí)例化一個(gè)對(duì)象 C1 C1.m_L = 20; // 通過創(chuàng)建的對(duì)象,來(lái)給對(duì)應(yīng)變量初始化,但是如果m_L是private訪問權(quán)限,則失效
為了解決這個(gè)問題,讓程序員能像使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型一樣適用對(duì)象,在類內(nèi)提供了一個(gè)特殊的成員函數(shù)——“構(gòu)造函數(shù)”,專門用于在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)初始化類對(duì)象。之所以說它特殊,是因?yàn)镃++已經(jīng)自動(dòng)為構(gòu)造函數(shù)提供了名稱和使用語(yǔ)法,程序員只需要提供方法的定義即可,即:類名(形參列表)
。具體來(lái)說,構(gòu)造函數(shù)的定義如下:
class circle{ public: int m_L; public: //成員函數(shù)(方法) circle(const int a) //通過構(gòu)造函數(shù)對(duì)成員變量進(jìn)行賦值 { m_L = a; } }; circle C1(20); //調(diào)用格式 cout << "C1.m_L:" << C1.m_L <<endl;
看上去似乎很簡(jiǎn)單,但是由于構(gòu)造函數(shù)也是函數(shù),因此所有C++中的形參傳遞方式,函數(shù)特性以及函數(shù)調(diào)用方法都能用于構(gòu)造函數(shù)。 如前文所講,C++會(huì)自動(dòng)給類添加一個(gè)空的構(gòu)造函數(shù),但是如果自己在類中實(shí)現(xiàn)了有參構(gòu)造函數(shù),編譯器便不再提供無(wú)參構(gòu)造函數(shù)。舉例如下:
class circle{ public: int m_L; public: //成員函數(shù)(方法) circle(const int a) //通過構(gòu)造函數(shù)對(duì)成員變量進(jìn)行賦值 { m_L = a; } }; circle C1(20); //調(diào)用格式正確,能夠通過構(gòu)造函數(shù)賦值 circle C2; //錯(cuò)誤,自己定義了有參構(gòu)造函數(shù),不再提供無(wú)參構(gòu)造函數(shù)
構(gòu)造函數(shù)可以重載,接著上面的例子,如果重載一個(gè)空的構(gòu)造函數(shù),那么兩個(gè)調(diào)用格式都正確:
class circle{ public: int m_L; public: //成員函數(shù)(方法) circle(){} // 空構(gòu)造函數(shù) circle(const int a) //通過構(gòu)造函數(shù)對(duì)成員變量進(jìn)行賦值 { m_L = a; } }; circle C1(20); //調(diào)用格式正確,能夠通過構(gòu)造函數(shù)賦值 circle C2; //正確,可以通過重載的空構(gòu)造函數(shù)實(shí)現(xiàn)初始化
構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)不僅可以是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型,也可以是類。眾所周知,在數(shù)值作為函數(shù)參數(shù)進(jìn)行傳遞的時(shí)候,會(huì)重新拷貝出來(lái)一份數(shù)據(jù)作為參數(shù)傳遞用完即銷毀,這種方式不僅浪費(fèi)了內(nèi)存空間,而且無(wú)法修改原始數(shù)據(jù)。為了結(jié)合這兩者之間的優(yōu)點(diǎn),于是經(jīng)常采取引用作為函數(shù)的參數(shù)。雖然引用是指針的一種特殊情況,但是指針太過于靈活,并且引用在形式上引用與普通的變量地用法并沒有什么區(qū)別,因此使用起來(lái)更加方便。
class circle{ public: int m_L; public: //成員函數(shù)(方法) circle(){} // 空構(gòu)造函數(shù) circle(const int a) //通過構(gòu)造函數(shù)對(duì)成員變量進(jìn)行賦值 { m_L = a; } //引用作為函數(shù)參數(shù)傳遞,并用const修飾,節(jié)省空間的同時(shí)避免修改原數(shù)據(jù) circle(const circle& sub_circle) { m_L = sub_circle.m_L; } }; circle C1(20); //調(diào)用格式正確,能夠通過構(gòu)造函數(shù)賦值 circle C2(C1); //正確,可以通過拷貝構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化
二、C++類的內(nèi)存模型
C++中,一個(gè)類包括:
- 成員變量:靜態(tài)成員變量和普通成員變量
- 成員函數(shù):靜態(tài)成員函數(shù)和普通成員函數(shù)
雖然為了集成,我們將其寫到一個(gè)類里面,但是只有普通成員變量真正屬于類的對(duì)象,類的所有對(duì)象共享一份靜態(tài)成員函數(shù),靜態(tài)成員變量和普通成員函數(shù)。畫出了內(nèi)存模型,如下圖所示:
為了進(jìn)一步理解,我們舉例如下:
2.1、只定義成員函數(shù)
class person{ public: // 定義一個(gè)空的構(gòu)造函數(shù) person(int m_age, int m_ID){ } }; person p1(10, 20); cout << "p1 所占的空間為:" << sizeof(p1) << endl;
輸出結(jié)果為:
p1 所占的空間為:1
這個(gè)題目在《劍指offer》一書中也提到過,由空類實(shí)例化出來(lái)的對(duì)象所占的內(nèi)存空間是1個(gè)而不是0個(gè)字節(jié),因?yàn)榫幾g其給對(duì)象 p1
分配了一個(gè)地址,來(lái)表示不同的對(duì)象存儲(chǔ)在不同的地址空間,因此占用1個(gè)字節(jié)。
2.2、往空類中添加靜態(tài)成員變量
class person{ static int age; //靜態(tài)成員變量,存在全局區(qū),不屬于類對(duì)象的一部分 static int ID; //靜態(tài)成員變量,存在全局區(qū),不屬于類對(duì)象的一部分 public: // 定義一個(gè)空的構(gòu)造函數(shù) person(int m_age, int m_ID){ } }; person p1(10, 20); cout << "p1 所占的空間為:" << sizeof(p1) << endl;
輸出結(jié)果為:
p1 所占的空間為:1
當(dāng)向類中加入了成員函數(shù)與靜態(tài)成員變量時(shí),類的實(shí)例化對(duì)象仍然只占用1個(gè)字節(jié)的空間,足以證明這些函數(shù)和變量并不是類對(duì)象的一部分。
2.3、再加入非靜態(tài)成員變量
class person { static int age; //靜態(tài)成員變量,存在全局區(qū),不屬于類對(duì)象的一部分 static int ID; //靜態(tài)成員變量,存在全局區(qū),不屬于類對(duì)象的一部分 int a; //非靜態(tài)成員變量,存在棧區(qū),屬于類對(duì)象的一部分 public: person(int m_age, int m_ID){ } };
輸出結(jié)果為:
p 所占的空間為:4
因此當(dāng)向類中加入了非靜態(tài)成員變量時(shí),類的實(shí)例化對(duì)象占用4個(gè)字節(jié)的空間,可以說明,非靜態(tài)變量屬于類對(duì)象的一部分。綜上:同一個(gè)類所有實(shí)例化出來(lái)的對(duì)象共享同一份靜態(tài)成員變量,所以一改全改。既然同一個(gè)類的不同對(duì)象共享同一份成員函數(shù),那么成員函數(shù)怎么區(qū)分該訪問哪個(gè)對(duì)象的普通成員變量呢?
三、this指針
接著上一小節(jié)的問題,this指針為上述問題提供了一個(gè)完美的解決方案,它指向用來(lái)調(diào)用成員函數(shù)的對(duì)象(被當(dāng)作參數(shù)隱式地傳遞給成員函數(shù)),我們通過一張圖來(lái)理解它:
此外,this指針的另一個(gè)用途是當(dāng)成員函數(shù)需要返回對(duì)象時(shí),用 return *this
; 或者 return this
,這種做法能夠?qū)崿F(xiàn)鏈?zhǔn)骄幊?。比如?/p>
p2.addPerson(p1).addPerson(p1);
首先,對(duì)象 p2
調(diào)用成員函數(shù) addPerson(p1)
,其返回值繼續(xù)調(diào)用 addPerson(p1)
,此時(shí)返回值就必須也是 person
類型才可以,因此使用 this
指針可以完成需求。先來(lái)看第一個(gè)例子:
class person{ public: int age; person(int age) { this->age = age; // this指針區(qū)分調(diào)用者 } // 返回值為person類型,且參數(shù)加上了const限制,防止修改原數(shù)據(jù) person addPerson(const person& p) { this->age += p.age; // 主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)類對(duì)象年齡的相加 return *this; // 由于返回值是person,因此返回 *this } }; person p1(20); person p2(10); person p3 = p2.addPerson(p1).addPerson(p1); cout << "p1 age:" << p1.age << endl; cout << "p2 age:" << p2.age << endl; cout << "p3 age:" << p3.age << endl;
首先,通過構(gòu)造函數(shù)分別對(duì) p1,p2
賦了初值,然后 p2
調(diào)用函數(shù) addPerson(p1)
修改自身的變量 age
。**由于函數(shù)通過值傳遞的方式返回 person
類型,所以將整個(gè) person
類型復(fù)制了一份返回,返回值繼續(xù)調(diào)用 addPerson(p1)
, **最后的結(jié)果賦值給了新的對(duì)象 p3
。所以輸出結(jié)果為:
p1 age:20
p2 age:30
p3 age:50
但是如果函數(shù) addPerson()
修改為:
person& addPerson(const person& p) { this->age += p.age; // 主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)類對(duì)象年齡的相加 return *this; // 雖然返回值是person&,返回值的類型也是 *this } person p1(20); person p2(10); person p3 = p2.addPerson(p1).addPerson(p1); cout << "p1 age:" << p1.age << endl; cout << "p2 age:" << p2.age << endl; cout << "p3 age:" << p3.age << endl;
與上例唯一的區(qū)別就在于返回值的類型變成了引用,那么每次返回的就變成了該對(duì)象本身,而非在值傳遞中拷貝出來(lái)的那一份數(shù)據(jù)。那么輸出就變成了:
p1 age:20
p2 age:50
p3 age:50
四、析構(gòu)函數(shù)
用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對(duì)象后,程序負(fù)責(zé)跟蹤該對(duì)象,知道其過期為止。當(dāng)對(duì)象過期時(shí),程序自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)完成清理工作。與構(gòu)造函數(shù)一樣,C++默認(rèn)提供了一個(gè)空的析構(gòu)函數(shù),定義為:~類名( )
。由于開辟在棧區(qū)的變量程序會(huì)自動(dòng)釋放,因此不需要析構(gòu)函數(shù)執(zhí)行清理工作,但是當(dāng)程序員在堆區(qū)開辟空間時(shí),需要手動(dòng)執(zhí)行清理工作,這時(shí)候需要析構(gòu)函數(shù)來(lái)釋放堆區(qū)內(nèi)存。比如:
~person() { // 在析構(gòu)函數(shù)內(nèi)寫入需要執(zhí)行的代碼 cout << "調(diào)用析構(gòu)函數(shù)" << endl; } person p1(20); person p2(10); // 在生命周期結(jié)束后自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)執(zhí)行清理工作
輸出為:
調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
以上就是正確理解C++的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于C++ 構(gòu)造函數(shù) 析構(gòu)函數(shù)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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