# C++的对象特性 # 1. 对象的初始化和清理 ① 对象的初始化和清理是两个非常重要的安全问题。 ② 一个对象或者变量没有初始状态,对其使用后果是未知。 ③ 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。 ④ 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。 ⑤ 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。 # 2. 构造函数和析构函数 ## 2.1 构造函数和析构函数的作用 ① 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。 ② 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。 ## 2.2 构造函数和析构函数的语法 ① 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。 ② 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。 ```python #include using namespace std; #include //对象的初始化和清理 //1、构造函数 进行初始化操作 class Person { public: //无论是构造函数还是析构函数都是在public作用域下 //1.1、构造函数 //没有返回值 不用写void //函数名 与类名相同 //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,而且只调用一次 Person() { cout << "Person 构造函数的调用" << endl; } /* 如果你不写,编译器会自动创建一个,但是里面是空语句 Person() { } */ //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。 ~Person() { cout << "Person 析构函数的调用" << endl; } }; //构造和析构都是必须有的实现,如果我们自己不提供,编译器会提供一个空实现 void test01() { Person p; //创建对象的时候,自动调用构造函数 //这个对象p是一个局部变量,是在栈上的数据,test01执行完,释放这个对象 } int main() { //方式一: test01(); // 析构释放时机在test01运行完前,test01函数运行完后,里面的对象就被释放了 /* 方式二: //创建对象的时候,自动调用构造函数 Person p; //只有构造函数,没有析构函数,只有main函数结束完前,对象要释放掉了,才会调用析构函数 */ system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - Person 构造函数的调用 - Person 析构函数的调用 - 请按任意键继续. . . ## 2.3 构造函数的分类及调用 ① 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。 ② 三种调用方式: 1. 括号法 2. 显示法 3. 隐式转换法 ```python #include 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 class Person { public: //构造函数 编译器默认的构造函数是无参的 Person() { cout << "Person 无参构造函数的调用" << endl; } 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) //用引用的方式传进来,不能改变原来的对象的属性,所以用const { // 将传入的人人身上的所有属性,拷贝到我身上 cout << "Person 拷贝构造函数的调用" << endl; age = p.age; } ~Person() { cout << "Person 析构函数的调用" << endl; } int age; }; //调用 void test01() { /* //1、括号法 Person p1; //默认构造函数调用 Person p2(10); //有参构造函数 Person p3(p2); //拷贝构造函数 cout << "p2的年龄为:" << p2.age << endl; cout << "p3的年龄为:" << p3.age << endl; //注意事项1 //调用默认构造函数的时候,不要加()。 //下面这行代码,编译器会认为是一个函数的声明,像void func(),不会认为在创建对象。 //Person p1(); */ /* * //2、显示法 Person p1; //创建一个对象,这个对象调用的是无参构造 Person p2 = Person(10); //有参构造 将匿名对象起了一个名称p2 Person p3 = Person(p2); //创建一个对象,这个对象调用的是拷贝构造 Person(10); //匿名对象 特点:当前行执行结束后,系统会立即回收匿名对象 cout << "aaaa" << endl; //通过打印时机可以得到:test还没结束,就运行析构函数了 //注意事项2 //不要利用拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为 Person(p3) 等价于 Person p3, //编译器会认为这是一个对象的声明,而上面已经有一个p3了,Person p3 = Person(p2);因此编译器认为重定义了 Person(p3); */ //3、隐式转换法 Person p4 = 10; //相当于 写了 Person p4 = Person(10); 调用有参构造 Person p5 = p4; //调用拷贝构造 } 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 - Person 析构函数的调用 - Person 析构函数的调用 - 请按任意键继续. . . ## 2.4 拷贝构造函数调用时机 ① 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。 ```python #include 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: Person() { cout << "Person 默认构造函数调用" << endl; } Person(int age) { m_Age = age; cout << "Person 有参构造函数调用" << endl; } Person(const Person& p) { m_Age = p.m_Age; cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl; } ~Person() { cout << "Person 析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; //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; } //2、值传递的方式给函数参数传值 void doWork(Person p) { } void test02() { Person p; doWork(p); //实参传给形参的时候,会调用拷贝构造函数,这个是值传递,是一个临时的副本 //拷贝出去的p和原来的p 不是一个p } //3、值方式返回局部对象 Person doWork2() //返回值类型为Person对象 { Person p1; //局部对象 cout << (int*)&p1 << endl; return p1; //以值的方式返回一个拷贝的对象给外部,拷贝出一个对象p1'与原对象p1不一样,调用拷贝构造函数 //程序运行结束,释放原p1,调用析构函数 } void test03() { Person p = doWork2(); //这里没有调用拷贝构造函数,直接用p接收拷贝对象p1’ cout << (int*)&p << endl; //程序运行结束,释放拷贝的对象p1',调用析构函数 } int main() { //test01(); //test02(); test03(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - Person 默认构造函数调用 - 005DF904 - Person 拷贝构造函数调用 - Person 析构函数调用 - 005DF9FC - Person 析构函数调用 - 请按任意键继续. . . ## 2.5 构造函数调用规则 ### 2.5.1 构造函数调用规则 ① 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 ② 构造函数调用规则如下: 1. 如果用户定义有参构造函数,C++不再提供默认无参构造,但是会提供默认拷贝构造。 2. 如果用户定义拷贝函数,C++不会再提供其他构造函数。 ③ 巧记法,如下图所示,如果定义中间的,上面的就默认不定义了,下面的默认定义。 ![image.png](22_C++的类中特性_files/image.png) ### 2.5.2 调用定义的拷贝构造函数 ```python #include 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3个函数 //默认构造 (空实现) //析构函数 (空实现) //拷贝构造 (值拷贝) class Person { public: Person() { cout << "Person 默认构造函数调用" << endl; } Person(int age) { m_Age = age; cout << "Person 有参构造函数调用" << endl; } Person(const Person & p) { m_Age = p.m_Age; cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl; } ~Person() { cout << "Person 析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; void test01() { Person p; p.m_Age = 18; Person p2(p); cout << "p2的年龄:" << p2.m_Age << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - Person 默认构造函数调用 - Person 拷贝构造函数调用 - p2的年龄:18 - Person 析构函数调用 - Person 析构函数调用 - 请按任意键继续. . . ### 2.5.3 调用默认的拷贝构造函数 ```python #include 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3个函数 //默认构造 (空实现) //析构函数 (空实现) //拷贝构造 (值拷贝) class Person { public: Person() { cout << "Person 默认构造函数调用" << endl; } Person(int age) { m_Age = age; cout << "Person 有参构造函数调用" << endl; } //编译器自动提高拷贝构造函数 ~Person() { cout << "Person 析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; void test01() { Person p; p.m_Age = 18; Person p2(p); //调用编译器默认的拷贝构造函数会把p的所有属性拷贝过来 cout << "p2的年龄:" << p2.m_Age << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - Person 默认构造函数调用 - p2的年龄:18 - Person 析构函数调用 - Person 析构函数调用 - 请按任意键继续. . . ### 2.5.4 调用定义的有参构造函数 ```python #include 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3个函数 //默认构造 (空实现) //析构函数 (空实现) //拷贝构造 (值拷贝) class Person { public: Person(int age) { m_Age = age; cout << "Person 有参构造函数调用" << endl; } //编译器自动提高拷贝构造函数 ~Person() { cout << "Person 析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; void test02() { Person p; //如果写了有参构造函数,编译器就不再提供默认构造,依然提供拷贝构造构造 //由于没有默认构造函数,所以报错 Person p2(p); } int main() { test02(); system("pause"); return 0; } ``` ### 2.5.5 调用定义的拷贝构造函数 ```python #include 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3个函数 //默认构造 (空实现) //析构函数 (空实现) //拷贝构造 (值拷贝) class Person { public: //如果写了拷贝构造函数,编译器就不再提供其他普通构造函数 Person(const Person& p) { m_Age = p.m_Age; cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl; } ~Person() { cout << "Person 析构函数调用" << endl; } int m_Age; }; void test01() { Person p; //没有默认构造函数,报错 Person(10); //没有有参构造函数,报错 Person p2(p); cout << "p2的年龄:" << p2.m_Age << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` # 3. 深拷贝与浅拷贝 ① 浅拷贝:简单的赋值拷贝操作。 ② 深拷贝:在堆区重新申请空间,进行拷贝操作。 ③ 浅拷贝,如下图所示,带来的问题就是堆区的内存重复释放。 ![image.png](22_C++的类中特性_files/image.png) ④ 深拷贝,如下图所示,在堆区自己创建一份内存,可以避免堆区的内存重复释放。 ![image.png](22_C++的类中特性_files/image.png) ```python #include using namespace std; class Person { public: Person() { cout << "Person的默认构造函数调用" << endl; } Person(int age,int height) { m_Age = age; m_Height = new int(height); //把数据创建在堆区,用指针接收new创建的地址 cout << "Person的有参构造函数调用" << endl; } //自己实现拷贝函数 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,默认执行的是浅拷贝 //浅拷贝带来的问题就是堆区的内存重复释放 // 深拷贝操作,在堆区自己创建一份内存 m_Height = new int(*p.m_Height); } ~Person() { //析构代码,将堆区开辟数据做释放操作 cout << "Person的析构函数调用" << endl; if (m_Height != NULL) { delete m_Height; //释放堆区数据 } } int m_Age; int * m_Height; }; void test01() { Person p1(18,160); cout << "p1的年龄为:" << p1.m_Age << "身高为:" << * p1.m_Height << endl; //指针通过解引用获得数据 Person p2(p1); 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 - p1的年龄为:18身高为:160 - Person 拷贝构造函数调用 - p2的年龄为:18身高为:160 - Person的析构函数调用 - Person的析构函数调用 - 请按任意键继续. . . # 4. 初始化列表 ① C++提供了初始化列表语法,用来初始化属性。 ② 语法:构造函数(): 属性1(值1),属性2(值2),...,() ## 4.1 传统初始化操作 ```python #include using namespace std; class Person { public: //传统初始化操作 Person(int a, int b, int c) { m_A = a; m_B = b; m_C = c; } int m_A; int m_B; int m_C; }; void test01() { Person p(10, 20, 30); cout << "m_A:" << p.m_A << endl; cout << "m_B:" << p.m_B << endl; cout << "m_C:" << p.m_C << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - m_A:10 - m_B:20 - m_C:30 - 请按任意键继续. . . ## 4.2 灵活初始化操作 ```python #include using namespace std; class Person { public: /* 构造函数型的初始化操作 固定初始化10、30、40 Person():m_A(10),m_B(30),m_C(40) { } int m_A; int m_B; int m_C; */ //可以灵活的初始化 Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) { } int m_A; int m_B; int m_C; }; void test01() { Person p(30, 20, 10); cout << "m_A:" << p.m_A << endl; cout << "m_B:" << p.m_B << endl; cout << "m_C:" << p.m_C << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - m_A:30 - m_B:20 - m_C:10 - 请按任意键继续. . . # 5. 类对象作为类成员 ① C++类中的属性、方法称为成员。 ② C++类中的成员可以是另一个类的对象,称该成员为对象成员。 ③ 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: 1. 当其他类对象作为本类成员,构造时候先构造其他类对象,在构造自身。 2. 当其他类对象作为本类成员,析构的顺序与构造相反,想析构自身,再析构其他类对象。 ```python #include using namespace std; //手机类 class Phone { public: Phone(string pName) { cout << "Phone的构造函数调用" << endl; m_PName = pName; } ~Phone() { cout << "Phone的析构代码函数调用" << endl; } string m_PName; }; //人类 class Person { public: //m_Phone(pName) 中m_Phone为phone对象,此语句类似于隐式转换法 Phone m_Phone = pName Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName) //掉用的是灵活初始化列表 { cout << "Person的构造函数调用" << endl; } ~Person() { cout << "Person的析构代码函数调用" << endl; } //姓名 string m_Name; //手机 Phone m_Phone; }; //当其他类对象作为本类成员,构造时候先构造其他类对象,在构造自身。 //当其他类对象作为本类成员,析构的顺序与构造相反,想析构自身,再析构其他类对象 void test01() { Person p("张三", "苹果MAX"); cout << p.m_Name << "m_A:" << p.m_Phone.m_PName << endl; } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - Phone的构造函数调用 - Person的构造函数调用 - 张三m_A:苹果MAX - Person的析构代码函数调用 - Phone的析构代码函数调用 - 请按任意键继续. . . # 6. 静态成员 ① 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。 ② 静态成员分为: 1. 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 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 ③ 调用静态成员函数有两种方法: 1. 通过对象调用 2. 通过类名调用 ## 6.1 静态成员变量 ```python #include using namespace std; //静态成员变量 class Person { public: //1、所有对象都共享同一份数据 //2、编译阶段就分配内存 //3、类内声明,类外初始化操作 static int m_A; //静态成员变量也是有访问权限的 private: static int m_B; }; int Person::m_A = 100; void test01() { Person p; cout << p.m_A << endl; Person p2; p2.m_A = 200; //100 ? 200,共享同一份数据,所以p.m_A为200 cout << p.m_A << endl; } void test02() { //静态成员变量 不属于某个对象上,所有对象都共享同一份数据 //因此静态成员变量有两种访问方式 //1、通过对象进行访问 Person p; cout << p.m_A << endl; //2、通过类名进行访问 cout << Person::m_A << endl; //cout << Person::m_B << endl; //报错,私有作用域,出了类是不可以访问的 } int main() { test01(); test02(); system("pause"); } ``` 运行结果: - 100 - 200 - 200 - 200 - 请按任意键继续. . . ## 6.2 静态成员函数 ```python #include using namespace std; //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 class Person { public: //静态成员函数 static void func() { m_A = 100; //静态成员函数可以访问静态成员变量,这个数据是共享的,只有一份,所以不需要区分哪个对象的。 //m_B = 200; //静态成员函数不可以访问非静态成员变量,无法区分到底是哪个对象的m_B属性,非静态成员变量属于特定的对象上面 cout << "static void func调用" << endl; } static int m_A; //静态成员变量 int m_B; //非静态成员变量 //静态成员函数也是有访问权限的 private: static void func2() { cout << "static void func2调用" << endl; } }; int Person::m_A = 0; //有两种访问方式 void test01() { //1、通过对象访问 Person p; p.func(); //2、通过类名访问 Person::func(); //静态成员函数,所有对象共享同一个函数,可以直接通过类名访问。 //Person::func2(); //类外访问不到私有静态成员函数 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - static void func调用 - static void func调用 - 请按任意键继续. . . ## 6.3 成员变量和成员函数分开存储 ① 在C++中,类内对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。 ```python #include using namespace std; class Person01 { public: }; class Person02 { public: 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 不属于类对象上 //void fun(){} //非静态成员函数 不属于类对象上 static void func2() {} //静态成员函数 不属于类的对象上 }; int Person02::m_B = 0; void test01() { Person01 p; //空对象占用内存空间为: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空间 cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl; } void test02() { Person02 p2; cout << "size of p2 = " << sizeof(p2) << endl; //通过打印内存空间大小,检测静态成员变量、非静态成员函数等在不在对象内存上.... } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - size of p = 1 - size of p2 = 4 - 请按任意键继续. . . # 7. this指针概念 ① 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公用一块代码。 ② C++通过提供特殊的对象指针,this指针指向被调用的成员函数所属的对象。 ③ this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针。 ④ this指针不需要定义,直接使用即可。 ⑤ this指针的用途: 1. 当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分。 2. 在类的非静态成员函数中返回对象本身,可使用return * this。 ```python #include using namespace std; class Person { public: Person(int age) { //this指针指向的是被调用的成员函数所属的对象 this->age = age; //当下面实例化对象p1在调用,this就指向p1 //用this指针的时候,可以该变量与形参命名相同,但是编译器会认为两个不同 //如果这里是 age = age;那么编译器会将这两个age和上面的形参age当做同一个age,因此age并没有赋值 } //如果用值的方式返回,Person PersonAddAge(Person& p){},它返回的是本体拷贝的对象p',而不是本体p Person& PersonAddAge(Person& p) //要返回本体的时候,要用引用的方式返回 { this->age += p.age; //this->age为调用对象的age //this指向p2的指针,而*this指向的就是p2这个对象本体 return *this; } int age; }; //1、解决名称冲突 void test01() { Person p1(18); cout << "p1的年龄为:" << p1.age << endl; } //2、返回对象本身用*this void test02() { Person p1(10); Person p2(10); //链式编程思想 p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1); cout << "p2的年龄为:" << p2.age << endl; } int main() { test01(); test02(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - p1的年龄为:18 - p2的年龄为:40 - 请按任意键继续. . . # 8. 空指针访问成员函数 ① 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。 ② 如果用到this指针,需要加以判断保证代码的健壮性。 ```python #include using namespace std; class Person { public: void showClassName() { cout << "this is Person class" << endl; } /* void showPersonAge() { //报错原因是传入的指针是为NULL cout << "age= " << m_Age << endl; //默认m_Age是this->m_Age } */ void showPersonAge() { if (this == NULL) { return; //为空的时候直接退出 } cout << "age= " << this->m_Age << endl; } int m_Age; }; void test01() { Person* p = NULL; p->showClassName(); p->showPersonAge(); } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - this is Person class - 请按任意键继续. . . # 9. const修饰成员函数 ① 常函数: 1. 成员函数后加const后我们称这个函数为常函数。 2. 常函数内不可以修改成员属性。 3. 成员属性声明时加关键字mutable后,在常函数中依然可以修改。 ② 常对象: 1. 声明对象前加const称该对象为常对象。 2. 常对象只能调用常函数。 ```python #include using namespace std; class Person { public: //this指针的本质 是指针常量 指针的指向是不可以修改的,即Person * const this //在成员函数后面加const,修饰的是this指向,让指针指向的值也不可以修改,即void showPerson() const 使得 const Person * const this void showPerson() const //当加了一个const { //m_A = 100; //相当于 this->m_A;,由于加了一个const,所以指针指向的值不可以更改 //this = NULL; //this指针不可以修改指针的指向的 this->m_B = 100; //加了mutable就可以修改this指向的值了 } void func() { m_A = 100; } int m_A; mutable int m_B; //特殊变量,即使在常函数中,也可以修改这个值,加上关键字mutable }; void test01() { Person p; p.showPerson(); } //常对象 void test02() { const Person p; //在对象前加const,变为常对象 //p.m_A = 100; //常对象不可以修改普通变量 p.m_B = 100; //m_B是特殊值,在常对象下也可以修改 //常对象只能调用常函数 p.showPerson(); //p.func(); //常对象 不可以调用普通成员函数,因为普通成员函数可以修改属性 } int main() { test01(); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果: - 请按任意键继续. . .