C++类和对象的封装特性与对象的初始化和清理

C++认为万事万物皆有对象,对象上有其属性和行为 

例如:
        人可以作为对象,属性有姓名、年龄、升高、体重...行为有走、跑跳、唱歌、吃饭...
        车也可以作为对象,属性有轮胎、方向盘、车灯...行为有载人、放音乐、放空调...
        具有相同性质的对象,我们可以抽象称为类,人属于人类,车属于车类

C++ 面向对象的三大特性

封装、继承、多态

本文将介绍C++ 面向对象的封装特性与对象的初始化和清理

 一、封装

1.1 封装的意义

1.将属性和行为作为一个整体,表现生活中的事物
2.将属性和行为加以权限控制 

1.1.1 将属性和行为作为一个整体,表现生活中的事物

在设计类的时候,属性和行为写在一起,表现事物
语法:class 类名{ 访问权限: 属性 / 行为 }; 

示例 :设计一个圆类,求圆的周长        

//设计一个圆类,求圆的周长#include
using namespace std;//圆周率,定义PI常量
const double PI = 3.14;//圆求周长的公式 2 * PI * 半径//class代表设计一个类,类后面紧跟着的就是类名称, Circle代表类名
//语法:class 类名{访问权限: 属性 / 行为};class Circle
{//类的具体内容:访问权限,圆的属性,圆的行为//访问权限
public:  //公共权限(不管在类内还是类外都可以访问,这里略提,详细内容见下文)//属性int m_r;   //半径//行为(通常用函数表示行为)double calculateZC()   //获取圆的周长{return 2 * PI * m_r;}};
int main()
{//通过圆类,创建具体的圆(对象)//实例化(通过一个类创建一个对象的过程)Circle c1;   //创建c1对象//给圆对象的属性进行赋值c1.m_r = 10;//2 * PI * 10 = 62.8//所以输出结果应该为 :  圆的周长为:62.8cout << "圆的周长为:" << c1.calculateZC() << endl;return 0;
}

运行结果: 

示例:设计一个学生类,属性有姓名和学号,可以给姓名和学号赋值,可以显示学生的姓名和学号

//设计一个学生类,属性有姓名和学号,可以给姓名和学号赋值,可以显示学生的姓名和学号#include
#include
using namespace std;//设计一个学生类
class Student
{
public:  //公共权限//属性string m_name;  //姓名int m_Id;  //学号//行为//显示姓名和学号的函数void showStudent(){cout << "姓名:" << m_name << " 学号:" << m_Id << endl;}};int main()
{//创建一个具体的学生(实例化对象)Student s1;//给s1对象进行属性的赋值操作s1.m_name = "张三";     //给其姓名属性赋值s1.m_Id = 1;            //给其学号属性赋值//显示学生信息s1.showStudent();//再创建一个学生Student s2;s2.m_name = "李四";    //给其姓名属性赋值s2.m_Id = 2;           //给其学号属性赋值//显示学生信息s2.showStudent();return 0;
}

运行结果:

示例:在上例基础上通过行为进行赋值操作

//设计一个学生类,属性有姓名和学号,可以给姓名和学号赋值,可以显示学生的姓名和学号#include
#include
using namespace std;//设计一个学生类
class Student
{
public:  //公共权限//属性string m_name;  //姓名int m_Id;  //学号//行为//显示姓名和学号的函数void showStudent(){cout << "姓名:" << m_name << " 学号:" << m_Id << endl;}//通过行为给姓名赋值操作void setName(string name){m_name = name;}//给学号赋值操作void setId(int id){m_Id = id;}};int main()
{//创建一个具体的学生(实例化对象)Student s1;//给s1对象进行属性的赋值操作,这里通过行为给姓名、学号赋值s1.setName("张三");s1.setId(1);//显示学生信息s1.showStudent();//再创建一个学生Student s2;//给s2对象进行属性的赋值操作,这里通过行为给姓名、学号赋值s2.setName("李四");s2.setId(2);//显示学生信息s2.showStudent();return 0;
}

 运行结果:

一些概念 

类中的属性和行为,我们统一称为成员

类中的属性也称为成员属性成员变量
类中的行为也称为成员函数成员方法 

1.1.2 类在设计时,可以把属性和行为放在不同权限下,加以控制 

访问权限有三种: 

public          公共权限   类内可以访问   类外可以访问
protected    保护权限   类内可以访问   类外不可以访问   
private        私有权限   类内可以访问   类外不可以访问 

示例: 大括号里面都叫类内

class Person
{            //大括号里面都叫类内
public://公共权限string m_Name;  //姓名protected://保护权限string m_Car;  //汽车private://私有权限int m_Password; //银行卡密码public:    //不管是public还是protected还是private在类内都是可以访问的void func(){m_Name = "张三";     //在类内,所以访问不会出错m_Car = "拖拉机";m_Password = 123456;}};

保护权限内容和私有权限内容在类外是访问不到的

在类里func函数置为private或是protected ,在类外是访问不到func函数的。 

不管是成员函数还是成员变量,都具有属性和权限 

1.2 struct和class的区别

在C++中struct和class唯一的区别就在于默认的访问权限不同

区别:

         struct默认权限为共有

         class默认权限为私有

 示例

#include
using namespace std;class C1
{int m_A;  //什么权限都不写,class默认为private
};struct C2
{int m_A;  //什么权限都不写,struct默认为public 
};int main()
{//struct和class的区别//struct默认权限是public//class默认权限是privateC1 c1;    //在class中,默认为私有成员,不可访问c1.m_A = 100;C2 c2;   //在struct中,默认为公有成员,可以访问c2.m_A = 100;return 0;
}

 因为c1是class类默认为私有成员,类外不可访问,所以会报错

 1.3 成员属性设置为私有        

优点1:将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限
优点2:对于读写权限,我们可以检测数据的有效性

正常来说,在类中定义了private在类外不可以访问

 那如何才能访问到呢? 怎样才能修改p的属性呢?

定义一些public接口来对各个属性进行访问(读和写的操作)

 示例:将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限

#include
#include
using namespace std;//3. 成员属性设置为私有      //优点1:将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限
//有点2:对于读写权限,我们可以检测数据的有效性class Person
{
public:    //设置公共接口可以让外部读或者写类外不可访问函数//写姓名(设置姓名)void setName(string name){m_Name = name;}//读姓名(获取姓名)string getName(){return m_Name;}//获取年龄  只读状态,不可以在类外修改int getAge(){m_Age = 0;  //初始化为0岁return m_Age;}//设置情人  只写权限void setLover(string Lover){m_Lover = Lover;}private://姓名  可读可写string m_Name;//年龄  只读int m_Age;//情人  只写string m_Lover;
};
int main()
{Person p;//p.m_Name = "张三";  //错误代码,无法访问p.setName("张三");    //可读cout << "姓名为:" << p.getName() << endl;  //可写//p.m_Age = 18;  //错误代码//p.setAge(18);  //错误代码  没有定义set.Age();  cout << "年龄为:" << p.getAge() << endl;  //可读//设置情人为p.setLover("小明");  //可写, 在这里可以设置任何的数据,但类外是访问不到的//cout << "情人为:" << p.m_Lover << endl;  //错误代码  类外没有机会访问return 0;
}

示例:对于读写权限,我们可以检测数据的有效性

#include
#include
using namespace std;//3. 成员属性设置为私有      //优点1:将所有成员属性设置为私有,可以自己控制读写权限
//有点2:对于读写权限,我们可以检测数据的有效性class Person
{
public:    //设置公共接口可以让外部读或者写类外不可访问函数//写姓名(设置姓名)void setName(string name){m_Name = name;}//读姓名(获取姓名)string getName(){return m_Name;}//获取年龄 可读可写  如果想修改(年龄范围必须是0——150之间)int getAge(){//m_Age = 0;  //初始化为0岁return m_Age;}//设置年龄void setAge(int age){if (age < 0 || age>150)   //在成员函数内判断有效性{m_Age = 0;  //若输入错误的值就改为0岁cout << "您输入的年龄有误" << endl;return;  //加入输入错误直接return退出这个函数}m_Age = age;}//设置情人  只写权限void setLover(string Lover){m_Lover = Lover;}private://姓名  可读可写string m_Name;//年龄  只读int m_Age;//情人  只写string m_Lover;
};
int main()
{Person p;//p.m_Name = "张三";  //错误代码,无法访问p.setName("张三");    //可读cout << "姓名为:" << p.getName() << endl;  //可写//p.m_Age = 18;  //错误代码//p.setAge(18);  //错误代码  没有定义set.Age();p.setAge(1000);  //1000没有经过有效性验证,输入有误,所以需要进行有效性验证//若验证该数据为无效(数据有误),则赋值不成功cout << "年龄为:" << p.getAge() << endl;  //可读//设置情人为p.setLover("小明");  //可写, 在这里可以设置任何的数据,但类外是访问不到的//cout << "情人为:" << p.m_Lover << endl;  //错误代码  类外没有机会访问return 0;
}

 运行结果:

 输入无效值运行结果

 输入有效值运行结果

1.4 案例

1.4.1 案例一:立方体设计案例

1、设计立方体类
2、设计属性(成员属性和成员函数)
3、设计行为  获取立方体的面积和体积
4、分别利用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等

#include
using namespace std;//立方体设计案例//1、设计立方体类
//2、设计属性(成员属性和成员函数)
//3、设计行为  获取立方体的面积和体积
//4、分别利用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等
//成员函数写在类里//1、设计立方体类
class Cube
{//3、设计行为  设置获取立方体的面积和体积
public://设置长void setL(int l){m_L = l;}//获取长int getL()   //返回值为int 需要返回一个长度{return	m_L;}//设置宽void setW(int w){m_W = w;}//获取宽int getW()   //返回值为int 需要返回一个长度{return	m_W;}//设置高void setH(int h){m_H = h;}//获取高int getH()   //返回值为int 需要返回一个长度{return	m_H;}//获取长方体面积int calculateS(){return 2 * m_L*m_W + 2 * m_W*m_H + 2 * m_L*m_H;}//获取长方体体积int calculateV(){return m_L * m_W * m_H;}//利用成员函数来判断两个立方体是否相等bool isSameByClass(Cube &c)  //已经有一个立方体,只需再传一个立方体进来判断即可{//类内可以访问,所以直接调用拿来判断即可if (m_L == c.getL() && m_W == c.getW() && m_H == c.getH()){return true;}return false;}//2、设计属性(成员属性和成员函数)
private:   //属性一般设置为私有,因为外界无法访问,所以还应该设置对应接口函数int m_L;   //设置长int m_W;   //设置宽int m_H;   //设置高
};
//利用全局函数判断 两个立方体是否相等
//全局函数需要传两个立方体
bool isSame(Cube &c1, Cube &c2)  //用bool值判断真假,利用引用传递数据更方便简单,用引用就不会拷贝一份数据了,直接用原始数据
{if (c1.getL() == c2.getL() && c1.getW() == c2.getW() && c1.getH() == c2.getH()){return true;}return false;
}
int main()
{//创建第一个立方体Cube c1;c1.setL(10);  //传入c1长c1.setW(10);  //传入c1宽c1.setH(10);  //传入c1高//创建第二个立方体Cube c2;c2.setL(10);  //传入c2长c2.setW(10);  //传入c2宽c2.setH(10);  //传入c2高//利用全局函数判断bool ret = isSame(c1, c2);if (ret){cout << "全局函数判断:c1和c2是相等的" << endl;}else{cout << "全局函数判断:c1和c2是不相等的" << endl;}//600cout << "c1的面积为: " << c1.calculateS() << endl;//1000cout << "c1的体积为: " << c1.calculateV() << endl;//利用成员函数判断ret = c1.isSameByClass(c2);if (ret){cout << "成员函数判断:c1和c2是相等的" << endl;}else{cout << "成员函数判断:c1和c2是不相等的" << endl;}
}

1.4.2 案例二:点和圆的关系

设计一个圆类(Circle),和一个点类(Point),计算点和圆的关系

点和圆关系判断: 

点到圆心的距离 == 半径 ,点在圆上

点到圆心的距离  >  半径 ,点在圆外

点到圆心的距离  <  半径 ,点在圆内 

两点间距离公式: 已知A(X1, Y1), B(X2, Y2),则两点间距离公式为

#include
using namespace std;
//点和圆的关系案例//点类
class Point
{
public:   //公共接口//设置Xvoid setX(int x){m_X = x;}//获取Xint getX(){return m_X;}//设置Yvoid setY(int y){m_Y = y;}//获取Yint getY(){return m_Y;}
private:  //建议在企业开发中都把属性设置为私有,然后对外提供公共接口int m_X;int m_Y;
};//圆类
class Circle
{
public://设置半径void setR(int r){m_R = r;}//获取半径int gerR(){return m_R;}//设置圆心void setCenter(Point center)  //传的是点{m_Center = center;}//获取圆心Point getCenter(){return m_Center;}
private:   //建议在企业开发中都把属性设置为私有,然后对外提供公共接口int m_R;  //半径//Point类是另一个类, 在类中可以让另一个类作为本类中的成员Point m_Center;  //圆心
};//定义一个全局函数判断点和圆的关系
void isInCircle(Circle &c, Point &p)  //引用方式来传递参数
{//计算两点之间距离的平方int distance = (c.getCenter().getX() - p.getX()) * (c.getCenter().getX() - p.getX()) +(c.getCenter().getY() - p.getY()) * (c.getCenter().getY() - p.getY());//计算半径的平方int rDistance = c.gerR() * c.gerR();//判断if (distance == rDistance){cout << "点在圆上" << endl;}else if(distance > rDistance){cout << "点在圆外" << endl;}else{cout << "点在圆内" << endl;}}int main()
{//创建圆Circle c;c.setR(10);  //圆半径Point center;  //圆心center.setX(10);  //圆心横坐标center.setY(0);   //圆心纵坐标c.setCenter(center);//创建点Point p;p.setX(10);  //点横坐标p.setY(10);  //点纵坐标//判断关系isInCircle(c, p);return 0;
}

写在一个文件下太多,可以采用分文件编写(circle文件举例,Point文件一样): 

第一步:头文件添加新建项添加头文件,命名为circle.h

 第二步:源文件添加新建项命名为circle.cpp

 

 第三步:把该写的头文件先写好 

第四步:在头文件中声明成员函数 

因为在circle中用到point类,所以Point会报错,此时只需要把Point头文件包含进来就行了 

 第五步:编写circle.cpp文件,先把circle.h文件包含进来

 第六步:在circle.cpp文件中留住函数实现

还在报错是因为没有加函数作用域,加入函数作用域如下 :

 第七步:在mian函数中想用点类和圆类,就需要添加头文件:

 

 头文件与源文件代码截图:

 

运行结果: 

二  对象的初始化和清理

生活中我们买的电子产品都基本上会由出厂设置,在某一天我们不用的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数据清理的设置。

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。

2.1.1 构造函数与析构函数主要用途:

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,无需手动调用。

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。

 2.1.2 构造函数语法

构造函数语法:类名( ){ }        

1、构造函数,没有返回值也不用写void

2、函数名称于类名相同

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(只要创建对象了就会自动调用),无需手动调用,而且只会调用一次

 2.1.3 析构函数语法

 析构函数语法:~类名( ){ }

1、析构函数。没有返回值也不写void

2、函数名称于类名相同,在名称前加上符号~

3、析构函数不可以有参数,因此不能发生重载

4、程序在对象销毁前会自动调用析构,无需手动调用,而且只会调用一次

 示例

#include
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:  //使用公共作用域才能访问到Person//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//写构造函数Person(),无返回值类型Person()  //如果个人不写此构造函数,那么编译器会自动写一个构造函数,只是这个构造函数里面是空实现,什么都没有,写了就用自己写的{cout << "Person构造函数的调用" << endl;//调用时只跑了一次}//2、析构函数 进行清理的操作//没有返回值,不用写void//函数名与类名相同,在名称前加~//析构函数不可以有参数,所以不可以发生重载//对象在销毁前会自动调用析构函数,而且只会调用一次~Person()//如果不写该析构函数,编译器会自动编写一个空实现的析构函数{cout << "Person的析构函数的调用" << 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(一行代码都没有)的构造和析构函数
void test01()
{Person p; //创建一个对象,在栈上的数据,test01()执行完后,释放这个对象,释放前会自动调用析构函数
}int main()
{//创建对象的时候,构造函数会自动调用,而且只调用一次test01();  //此时并没有调用构造函数,但运行结果有构造函数的运行结果system("pause");return 0;
}

 运行结果:

在上例代码基础上,若将p对象创建在main函数中,注意要加system("pause");

int main()
{//创建对象的时候,构造函数会自动调用,而且只调用一次//test01();  //此时并没有调用构造函数,但运行结果有构造函数的运行结果Person p;//只创建了一个对象,会自动调用构造函数  system("pause");return 0;
}

运行结果:只调用了构造函数,没有调用析构函数 

 

按下任意键之后:调用了析构函数

分析:

int main()
{//创建对象的时候,构造函数会自动调用,而且只调用一次//test01();  //此时并没有调用构造函数,但运行结果有构造函数的运行结果//test01()调用完之后就p被释放Person p;//只创建了一个对象,会自动调用构造函数//在main函数中创建p,走完这一行代码直接去system("pause"),程序中断到system("pause")system("pause");//按下任意键之后,在main函数中创建的p自动调用析构函数//在整个main函数都执行完毕之后才会调用析构函数操作return 0;
}

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:括号法:

#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
//按照类型分类	普通构造  拷贝构造
class Person
{
public://构造函数  函数名和类名相同Person()//默认情况下提供无参构造{cout << "Person的无参构造函数调用" << endl;}Person(int a){age = a;cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;}//拷贝(复制)构造函数Person(const Person &p)//只要不是这种参数,其他都是普通构造{//将传入的人身上的所有属性,拷贝到我身上age = p.age;}//析构函数调用~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int age;
};
//调用
void test01()
{//1、括号法Person p;//默认构造函数的调用	//2、显示法//3、隐式转换法
}
int main()
{test01();return 0;
}

 括号法默认构造函数调用运行结果:因为调用完之后释放了p1,所以会调用析构函数

 括号法有参构造函数的调用运行结果:因为调用完之后释放了p2,所以会调用析构函数

 括号法调用拷贝构造函数调用运行结果:

示例:括号法调用拷贝函数 拷贝构造将属性都拷贝

void test01()
{//1、括号法//Person p1;//默认构造函数的调用	Person p2(10);//有参构造函数//如何用括号法调用拷贝构造函数?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;//2、显示法//3、隐式转换法
}
int main()
{test01();return 0;
}

运行结果:可见p2、p3年龄都是10,拷贝构造将属性都拷贝

注意事项:

在调用默认构造函数的时候,不要加( )

若调用默认构造函数加了(),运行结果:

 原因:Person P1()这行代码编译器会认为是函数的声明。 不会认为在创建对象

示例:显示法

//调用
void test01()
{//2、显示法Person p1;  //默认构造,调用无参Person p2 = Person(10);  //有参构造,调用有参//3、隐式转换法
}
int main()
{test01();return 0;
}

 运行结果:

示例:利用显示法调用拷贝构造

//调用
void test01()
{//2、显示法Person p1;  //默认构造,调用无参Person p2 = Person(10);  //有参构造,调用有参Person p3 = Person(p2);  //显示法调用拷贝构造//3、隐式转换法
}
int main()
{test01();return 0;
}

 运行结果: 

示例:匿名对象 

 匿名对象  特点:当前行执行结束后,系统会立即回收调匿名对象

//调用
void test01()
{//2、显示法//Person p1;  //默认构造,调用无参//Person p2 = Person(10);  //有参构造,调用有参  ,p2就相当于匿名对象Person(10)的名//Person p3 = Person(p2);  //显示法调用拷贝构造  ,p3就相当于匿名对象Person(P2)的名Person(10);//匿名对象  特点:当前行执行结束后,系统会立即回收调匿名对象cout << "匿名对象" << endl;//3、隐式转换法
}
int main()
{test01();return 0;
}

 运行结果:

注意事项:

不要利用拷贝构造函数来初始化匿名对象 

示例:不要用拷贝构造函数来初始化匿名对象 

//调用
void test01()
{//2、显示法Person p1;  //默认构造,调用无参Person p2 = Person(10);  //有参构造,调用有参  ,p2就相当于匿名对象Person(10)的名Person p3 = Person(p2);  //显示法调用拷贝构造  ,p3就相当于匿名对象Person(P2)的名//不要用拷贝构造函数来初始化匿名对象Person(p3);//编译器会认为Person(p3) 等价于Person p3,与上行代码相同,重定义了;//3、隐式转换法
}
int main()
{test01();return 0;
}

 运行结果:编译器会认为Person(p3) 等价于Person p3,即重定义了;

示例:隐式转换法 

//调用
void test01()
{//3、隐式转换法Person p4 = 10;//相当于写了Person p4 = Person(0);
}
int main()
{test01();return 0;
}

运行结果:

 示例:隐式转换法的拷贝构造

//调用
void test01()
{//3、隐式转换法Person p4 = 10;//相当于写了Person p4 = Person(0);//隐式转换法的拷贝构造Person p5 = p4;  //拷贝构造
}
int main()
{test01();return 0;
}

 运行结果: 

 2.3 拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝函数调用时通常有三种情况

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:拷贝函数调用的三种情况 

#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、以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)//有参构造来初始化年龄{cout << "Person有参构造函数调用" << endl;m_Age = age;}Person(const Person& p)  //拷贝构造函数{cout << "Person拷贝构造函数调用" << endl;m_Age = p.m_Age;  //将传进来的数据都拷贝进来}~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);
}
//3、以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{Person p1;cout << (int*)&p1 << endl;return p1;  //返回时根据p1创建新的对象返回给test03()}
void test03()
{Person p = doWork2();  //有的编译器可能不会调用拷贝函数,是因为处理器优化cout << (int*)&p << endl;
}
int main()
{ //test01();//test02();test03();system("pause");return 0;
}

test01()运行结果:

test02()运行结果:

test03()运行结果:有的编译器可能不会调用拷贝函数,是因为处理器优化

2.4 构造函数调用规则        

 2.4.1 默认情况下,c++编译器至少给一个类添加3个构造函数

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

2.4.2 构造函数调用规则

1、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

2、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:创建一个类,c++编译器会给每个类添加至少3个函数

#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的默认构造函数调用" << endl;}Person(int age){cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;m_Age = age;}//Person(const Person& p)//{//	cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;//	m_Age = p.m_Age;//}~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int m_Age;
};
void test01()  ///值传递
{Person p;p.m_Age = 18;Person p2(p);  //拷贝构造函数cout << "p2的年龄为:" <

运行结果:不将自己写的拷贝函数注释掉 

运行结果:将自己写的拷贝函数注释掉,编译器自动调用默认拷贝构造函数,p2的年龄仍然为18

但输出结果中没有  Person的拷贝构造函数调用 

示例:如果我们写了有参构造函数,编译器就不再提供默认构造,但依然提供拷贝构造

#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()  //将默认构造函数注释{cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;}*/Person(int age)  //如果写了有参构造,编译器就不再提供无参构造,用户也没有定义默认构造,此时会报错{cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;m_Age = age;}//Person(const Person& p)//{//	cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;//	m_Age = p.m_Age;//}~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int m_Age;
};
void test02()
{Person p;
}
int main()
{test02();return 0;
}

 运行结果:如果写了有参构造,编译器就不再提供无参构造,用户也没有定义默认构造,但又要调用默认构造,此时会报错

 验证依然会提供拷贝构造函数代码如下:

#include
using namespace std;class Person
{
public:/*Person(){cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;}*/Person(int age)  //如果写了有参构造,编译器就不再提供无参构造,用户也没有定义默认构造,此时会报错{cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;m_Age = age;}//Person(const Person& p)  //将拷贝函数注释掉//{//	cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;//	m_Age = p.m_Age;//}~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int m_Age;
};
void test02()
{Person p(19);Person p2(p);  //拷贝构造函数cout << "p2的年龄为:" << p2.m_Age << endl;
}
int main()
{test02();return 0;
}

 运行结果:依然调用了拷贝构造函数,说明如果用户没有写拷贝构造,编译器会自动做一个拷贝函数

示例:如果我们写了拷贝构造函数,编译器就不再提供其他普通构造函数了 

#include
using namespace std;class Person
{
public:/*Person(){cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;}*///Person(int age)  //如果写了有参构造,编译器就不再提供无参构造,用户也没有定义默认构造,此时会报错//{//	cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;//	m_Age = age;//}Person(const Person& p){cout << "Person的拷贝构造函数调用" << endl;m_Age = p.m_Age;}~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int m_Age;
};
void test02()
{Person p;
}
int main()
{test02();return 0;
}

 运行结果:因为自己提供了一个拷贝构造函数,编译器不再提供其他普通构造函数,即默认构造函数、有参构造函数不再提供

2.5 深拷贝与浅拷贝

浅拷贝:简单的复制拷贝操作

深拷贝:在堆区重新申请空间,进行拷贝操作

 示例:浅拷贝

#include
using namespace std;//深拷贝与浅拷贝
class Person
{
public:Person(){cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;}Person(int age){m_Age = age;cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;}~Person(){cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int m_Age;   //年龄
};
void test01()
{Person p1(18);cout << "p1的年龄为:" << p1.m_Age << endl;Person p2(p1);  //调用拷贝构造函数创建p2对象cout << "p2的年龄为:" << p1.m_Age << endl;
}int main()
{test01(); return 0;
}

 示例:浅拷贝带来的问题之堆区的内存重复释放

#include
using namespace std;//深拷贝与浅拷贝
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);//堆区开辟的数据,需要程序员手动开辟,也需要程序员手动释放//在对象销毁前把堆区数据释放掉,因为p1、p2在销毁前会调用析构函数,所以此时要在析构函数中释放堆区数据cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;}~Person() {//析构代码,将堆区开辟数据做释放操作if (m_Height != NULL){delete m_Height;m_Height = NULL;}cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int m_Age;   //年龄int* m_Height;  //身高  ,将身高开辟到堆区
};
void test01()
{Person p1(18, 160);cout << "p1的年龄为:" << p1.m_Age <<"身高为:"<<*p1.m_Height<< endl;Person p2(p1);  //调用拷贝构造函数创建p2对象cout << "p2的年龄为:" << p1.m_Age << "身高为:" <<*p1.m_Height << endl;
}int main()
{test01(); return 0;
}

运行结果:

  

 运行失败,原因如下:

 

浅拷贝的问题,要利用深拷贝进行解决 

示例:自己实现拷贝构造函数来解决浅拷贝带来的问题  

#include
using namespace std;//深拷贝与浅拷贝
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);//堆区开辟的数据,需要程序员手动开辟,也需要程序员手动释放//在对象销毁前把堆区数据释放掉,因为p1、p2在销毁前会调用析构函数,所以此时要在析构函数中释放堆区数据cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;}//自己实现拷贝构造函数来解决浅拷贝带来的问题Person(const Person& p){cout << "Person 拷贝构造函数的调用" << endl;m_Age = p.m_Age;//m_Height = p.m_Height;  //编译器默认实现的就是这行代码//深拷贝操作m_Height = new int(*p.m_Height);}~Person() {//析构代码,将堆区开辟数据做释放操作if (m_Height != NULL){delete m_Height;m_Height = NULL;}cout << "Person的析构函数调用" << endl;}int m_Age;   //年龄int* m_Height;  //身高  ,将身高开辟到堆区
};
void test01()
{Person p1(18, 160);cout << "p1的年龄为:" << p1.m_Age <<"身高为:"<<*p1.m_Height<< endl;Person p2(p1);  //调用拷贝构造函数创建p2对象cout << "p2的年龄为:" << p1.m_Age << "身高为:" <<*p1.m_Height << endl;
}int main()
{test01(); return 0;
}

 运行结果:p1、p2释放各自的堆区,不会出现堆区的内存重复释放

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

 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:传统初始化操作

#include
using namespace std;//初始化列表
class Person
{
public://传统初始化操作Person(int a, int b, int c)//构造函数{m_A = a;m_B = b;m_C = c;}int m_A;  //三个属性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();return 0;
}

运行结果:

示例:初始化列表来初始化属性(不灵活版本)

#include
using namespace std;//初始化列表
class Person
{
public://初始化列表初始化属性//语法:  构造函数( ): 属性1(值1),属性2(值2)...{ } Person() :m_A(10), m_B(20), m_C(30){}int m_A;  //三个属性int m_B;int m_C;
};
void test01()
{Person p;cout << "m_A = " << p.m_A << endl;cout << "m_B = " << p.m_B << endl;cout << "m_C = " << p.m_C << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

 运行结果:

示例:初始化列表来初始化属性(灵活版本) 

#include
using namespace std;//初始化列表
class Person
{
public://初始化列表初始化属性//语法:  构造函数( ): 属性1(值1),属性2(值2)...{ } Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}int m_A;  //三个属性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();return 0;
}

运行结果:

 

 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和B的构造和析构顺序谁先谁后?

示例:构造和析构顺序先后

#include
using namespace std;
#include
//类对象作为类成员//手机类
class Phone
{
public:Phone(string pName){cout << "Phone的构造函数调用" << endl;m_PName = pName;}//手机的品牌名称string m_PName;
};
//人类
class Person
{
public://列表法赋初值Person(string name, string pName):m_Name(name), m_Phone(pName)  //相当于Phone m_Phone = pName,隐式转换法创建对象{cout << "Person的构造函数调用" << endl;}//姓名string m_Name;//手机Phone m_Phone;
};
void test01()
{//当其他类对象作为本类成员,构造时候先构造类对象,再构造自身,析构的顺序与构造相反 Person p("张三", "苹果MAX");cout << p.m_Name << "拿着:" << p.m_Phone.m_PName << endl;}int main()
{test01();return 0;
}

运行结果:当其他类对象作为本类中的成员时,我们创建本类中的一个对象,会先构造其他的类的对象,其他类的对象好比胳膊和腿,先有胳膊和腿才能构造出人来。析构的顺序和构造的顺序是相反的,只有人先没了,胳膊和腿才会没作用了。

当其他类对象作为本类成员,构造时候先构造类对象,再构造自身,析构的顺序与构造相反 

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:

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 

 示例:静态成员变量

#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、编译阶段就分配了内存//3、类内声明,类外初始化操作static int m_A; //类内声明
};
int Person::m_A = 100;  //类外初始化,Person作用域下,全局变量
void test01()
{Person p;//100cout << p.m_A << endl;Person p2;p2.m_A = 200;  //还是用p访问数据,是100还是200?//结果是200,说明是共享的一份数据cout << p.m_A << endl;
}
int main()
{test01();return 0;
}

运行结果:

示例:静态成员变量的两种访问方式 

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

2、通过类名进行访问

#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、编译阶段就分配了内存//3、类内声明,类外初始化操作static int m_A; //类内声明
};
int Person::m_A = 100;  //类外初始化,Person作用域下,全局变量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;  //直接输出Person作用域下的m_A
}
int main()
{test02();return 0;
}

 运行结果:

 注意:静态成员变量也是有访问权限的

class Person
{
public://1、所有对象都共享同一份数据//2、编译阶段就分配了内存//3、类内声明,类外初始化操作static int m_A; //类内声明//静态成员变量也是有访问权限的
private:  //私有static int m_B;  //类内声明
};
int Person::m_A = 100;  //类外初始化,Person作用域下,全局变量
int Person::m_B = 200;  //类外初始化,Person作用域下,全局变量

 私有作用域,出了作用域类外是不能访问的

示例:静态成员函数

 静态成员函数有两种访问方式

1、通过对象访问

2、通过类名访问

#include
using namespace std;//静态成员函数
//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
class Person
{
public://静态成员函数static void func(){m_A = 100; //静态成员函数是可以访问静态成员变量//m_B = 200; //静态成员函数是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cout << "static void fun的调用" << endl;}static int m_A;//静态成员变量,类内声明//int m_B;  //非静态成员变量
};
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//通过类名也可以访问是因为这个函数不属于某一个对象上面,大家都在共享同一个func函数,所有不需要创建对象也可以访问Person::func();
}
int main()
{test01();return 0;
}

运行结果:

注意:

静态成员函数是可以访问静态成员变量

静态成员函数是不可以访问非静态成员变量

示例:静态成员函数也是有访问权限​​​​​​ 

#include
using namespace std;//静态成员函数
//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
class Person
{
public://静态成员函数static void func(){m_A = 100; //静态成员函数是可以访问静态成员变量//m_B = 200; //静态成员函数是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cout << "static void fun的调用" << endl;}static int m_A;//静态成员变量,类内声明//int m_B;  //非静态成员变量private:static void func2(){cout << "static void func2的调用" << 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//通过类名也可以访问是因为这个函数不属于某一个对象上面,大家都在共享同一个func函数,所有不需要创建对象也可以访问Person::func();//Person::func2();  // 类外访问不到私有静态成员函数 
}
int main()
{test01();return 0;
}

  类外访问不到私有静态成员函数

​​​​​​​


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