C++对象的构造实例分析
这篇“C++对象的构造实例分析”文章的知识点大部分人都不太理解，所以小编给大家总结了以下内容，内容详细，步骤清晰，具有一定的借鉴价值，希望大家阅读完这篇文章能有所收获，下面我们一起来看看这篇“C++对象的构造实例分析”文章吧。
一、对象的构造（上）
1.1 对象的初始值
问题：对象中成员变量的初始值是多少？
下面的类定义中成员变量 i 和 j 的初始值为多少？
下面看一段成员变量初始值的代码：
#include<stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI() {return i;}
int getJ() {return j;}
};
Test gt;
int main()
{
printf("gt.i = %d\n", gt.getI());
printf("gt.j = %d\n", gt.getJ());
Test t1;
printf("t1.i = %d\n", t1.getI());
printf("t1.j = %d\n", t1.getJ());
Test* pt = new Test;
printf("pt->i = %d\n", pt->getI());
printf("pt->j = %d\n", pt->getJ());
delete pt;
return 0;
}下面为输出结果：
对象t1 所占用的存储空间在栈上面，而且成员变量 i 和 j 也没有明确的初始值，所以初始值就不定。对象 gt 所占用的存储空间在全局数据区，所以初始值统一为 0。
Test* pt = new Test;意味着在堆空间中生成一个 Test 对象，虽然 pt->i 和 pt->j 均为 0，这只是巧合罢了，因为在堆上创建对象时，成员变量初始为随机值。
注：类得到的其实是数据类型，所以说通过这种数据类型在全局数据区、栈和堆上面都能够生成对象。
1.2 对象的初始化
从程序设计的角度，对象只是变量，因此：
在栈上创建对象时，成员变量初始为随机值
在堆上创建对象时，成员变量初始为随机值
在静态存储区创建对象时，成员变量初始为 0 值
生活中的对象都是在初始化后上市的
初始状态（出厂设置）是对象普遍存在的一个状态
—股而言，对象都需要—个确定的初始状态
解决方案
在类中提供一个 public 的 initialize 函数
对象创建后立即调用 initialize 函数进行初始化
如下：
下面看一段初始化函数的代码：
#include<stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI() {return i;}
int getJ() {return j;}
void initialize()
{
i = 1;
j = 2;
}
};
Test gt;
int main()
{
gt.initialize();
printf("gt.i = %d\n", gt.getI());
printf("gt.j = %d\n", gt.getJ());
Test t1;
t1.initialize();
printf("t1.i = %d\n", t1.getI());
printf("t1.j = %d\n", t1.getJ());
Test* pt = new Test;
pt->initialize();
printf("pt->i = %d\n", pt->getI());
printf("pt->j = %d\n", pt->getJ());
delete pt;
return 0;
}下面为输出结果：
存在的问题
initialize 只是一个普通函数，必须显示调用
如果未调用 initialize 函数，运行结果是不确定的
下面为解决办法：
C++中可以定义与类名相同的特殊成员函数
这种特殊的成员函数叫做构造函数
构造没有任何返回类型的声明
构造函数在对象定义时自动被调用
下面来体验一下构造函数：
#include<stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI() {return i;}
int getJ() {return j;}
Test()
{
printf("Test() Begin\n");
i = 1;
j = 2;
printf("Test() End\n");
}
};
Test gt;
int main()
{
printf("gt.i = %d\n", gt.getI());
printf("gt.j = %d\n", gt.getJ());
Test t1;
printf("t1.i = %d\n", t1.getI());
printf("t1.j = %d\n", t1.getJ());
Test* pt = new Test;
printf("pt->i = %d\n", pt->getI());
printf("pt->j = %d\n", pt->getJ());
delete pt;
return 0;
}下面为输出结果：
可以看到，Test() Begin 和 Test() End 出现了三次，也就是说，Test() 这个构造函数被调用了三次，这是因为创建了三个对象。
1.3 小结
每个对象在使用之前都应该初始化
类的构造函数用于对象的初始化
构造函数与类同名并且没有返回值
构造函数在对象定义时自动被调用
二、对象的构造（中）
2.1 构造函数
带有参数的构造函数
构造函数可以根据需要定义参数
一个类中可以存在多个重载的构造函数
构造函数的重载遵循 C++ 重载的规则
如下：
友情提醒
对象定义和对象声明不同
对象定义--申请对象的空间并调用构造函数
对象声明--告诉编译器存在这样一个对象
如下：
构造函数的自动调用
如下：
下面看一段带参数的构造函数的代码：
#include <stdio.h>
class Test
{
public:
Test()
{
printf("Test()\n");
}
Test(int v)
{
printf("Test(int v), v = %d\n", v);
}
};
int main()
{
Test t; // 调用 Test()
Test t1(1); // 调用 Test(int v)
Test t2 = 2; // 调用 Test(int v)
return 0;
}下面为输出结果，和预想中的一致。
这里需要明确一个问题，int i = 1;与 int i; i = 1；的不同。前者是初始化，后者是先定义，再赋值。后者由于定义 i 时没有初始化，所以 i 的值时随机的。C语言中这两者差别很小，但是在 C++ 中两者差异很大。差别在于在 C++ 中初始化会调用构造函数。下面看一个例子，在上述代码的基础上加一行代码 t = t2;
#include <stdio.h>
class Test
{
public:
Test()
{
printf("Test()\n");
}
Test(int v)
{
printf("Test(int v), v = %d\n", v);
}
};
int main()
{
Test t; // 调用 Test()
Test t1(1); // 调用 Test(int v)
Test t2 = 2; // 调用 Test(int v)
t = t2;
return 0;
}下面为输出结果，可以看到与上面的代码输出结果一模一样。这就因为 C++ 中初始化和赋值不同，初始化会调用构造函数，赋值的时候则不用。
下面再看一个例子：
#include <stdio.h>
class Test
{
public:
Test()
{
printf("Test()\n");
}
Test(int v)
{
printf("Test(int v), v = %d\n", v);
}
};
int main()
{
Test t; // 调用 Test()
Test t1(1); // 调用 Test(int v)
Test t2 = 2; // 调用 Test(int v)
int i(100);
printf("i = %d\n", i);
return 0;
}下面为输出结果：
构造函数的调用
一般情况下，构造函数在对象定义时被自动调用
—些特殊情况下，需要手工调用构造函数
下面看一段构造函数手动调用的代码：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int m_value;
public:
Test()
{
printf("Test()\n");
m_value = 0;
}
Test(int v)
{
printf("Test(int v), v = %d\n", v);
m_value = v;
}
int getValue()
{
return m_value;
}
};
int main()
{
Test ta[3] = {Test(), Test(1), Test(2)};
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
printf("ta[%d].getValue() = %d\n", i, ta[i].getValue());
}
Test t = Test(100);
printf("t.getValue() = %d\n", t.getValue());
return 0;
}下面为输出结果，可以看到，Test(1)、Test(2) 和 Test(100) 均为手动调用构造函数。
2.2小实例
需求：开发一个数组类解决原生数组的安全性问题
提供函数获取数组长度
提供函数获取数组元素
提供函数设置数组元素
IntArray.h：
#ifndef _INTARRAY_H_
#define _INTARRAY_H_
class IntArray
{
private:
int m_length;
int* m_pointer;
public:
IntArray(int len);
int length();
bool get(int index, int& value);
bool set(int index ,int value);
void free();
};
#endifIntArray.cpp：
#include "IntArray.h"
IntArray::IntArray(int len)
{
m_pointer = new int[len];
for (int i = 0; i < len; i++)
{
m_pointer[i] = 0;
}
m_length = len;
}
int IntArray::length()
{
return m_length;
}
bool IntArray::get(int index, int& value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
value = m_pointer[index];
}
return ret;
}
bool IntArray::set(int index, int value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
m_pointer[index] = value;
}
return ret;
}
void IntArray::free()
{
delete[]m_pointer;
}main.cpp：
#include <stdio.h>
#include "IntArray.h"
int main()
{
IntArray a(5);
for (int i = 0; i < a.length(); i++)
{
a.set(i, i + 1);
}
for (int i = 0; i < a .length(); i++)
{
int value = 0;
if( a.get(i, value) )
{
printf("a[%d] = %d\n", i, value);
}
}
a.free();
return 0;
}下面为输出结果：
这样写出来的数组很安全，没有数组越界问题。
2.3 小结
构造函数可以根据需要定义参数
构造函数之间可以存在重载关系
构造函数遵循 C++ 中重载函数的规则
对象定义时会触发构造函数的调用
在一些情况下可以手动调用构造函数
三、对象的构造（下）
3.1 特殊的构造函数
两个特殊的构造函数
无参构造函数
没有参数的构造函数
当类中没有定义构造函数时，编译器默认提供一个无参构造函数，并且其函数体为空
拷贝构造函数
参数为 const class_name& 的构造函数
当类中没有定义拷贝构造函数时，编译器默认提供一个拷贝构造函数，简单的进行成员变量的值复制
下面看一段无参数构造函数的代码（代码3-1）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
};
int main()
{
Test t;
return 0;
}可以看到，编译通过：
创建一个类的对象必须要调用构造函数，为什么能够编译通过呢？这是因为编译器在发现我们没有定义构造函数时，会默认提供一个无参构造函数，等效如（代码3-2）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
Test()
{
}
};
int main()
{
Test t;
return 0;
}小贴士：所以说，class T { }; 里面不是什么都没有，里面至少有一个无参构造函数。
下面再来看一段代码（代码3-3）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
};
int main()
{
Test t1;
Test t2 = t1;
printf("t1.i = %d, t1.j = %d\n", t1.getI(), t1.getJ());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d\n", t2.getI(), t2.getJ());
return 0;
}下面为输出结果：
这里的 i 和 j 打印出来的都是随机值，这是因为类里面没有手工编写的构造函数，所以 t1 和 t2 所采用的就是编译器提供的默认无参构造函数构造的，编译器提供的无参构造函数为空，所以 i 和 j 的值就是随机的。
上述代码就相当于（代码3-4）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
Test(const Test& t)
{
i = t.i;
j = t.j;
}
};
int main()
{
Test t1;
Test t2 = t1;
printf("t1.i = %d, t1.j = %d\n", t1.getI(), t1.getJ());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d\n", t2.getI(), t2.getJ());
return 0;
}但是编译的时候会报错：
这是因为在类里面没有编写任何构造函数时，编译器才提供默认的无参构造函数。这里手工编写了一个拷贝构造函数，编译器就不会提供默认的无参构造函数，需要自己把无参构造函数加上。
如下，自己加上无参构造函数（代码3-5）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
Test(const Test& t)
{
i = t.i;
j = t.j;
}
Test()
{
}
};
int main()
{
Test t1;
Test t2 = t1;
printf("t1.i = %d, t1.j = %d\n", t1.getI(), t1.getJ());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d\n", t2.getI(), t2.getJ());
return 0;
}这样就能编译通过了，而且效果跟代码3-3的相同：
3.2 拷贝构造函数
拷贝构造函数的意义
兼容C语言的初始化方式
初始化行为能够符合预期的逻辑
浅拷贝
拷贝后对象的物理状态相同（物理状态指的是对象占据的内存当中每个字节是否相等，如代码3-6）
深拷贝
拷贝后对象的逻辑状态相同（逻辑状态指的是指针所指向的内存空间的值是否相同，如代码3-9）
注：编译器提供的拷贝构造函数只进行浅拷贝！
下面看一段代码（代码3-6）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
int* p;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
int* getP()
{
return p;
}
Test(int v)
{
i = 1;
j = 2;
p = new int;
*p = v;
}
};
int main()
{
Test t1(3);
Test t2 = t1;
printf("t1.i = %d, t1.j = %d, t1.p = %p\n", t1.getI(), t1.getJ(), t1.getP());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d, t2.p = %p\n", t2.getI(), t2.getJ(), t2.getP());
return 0;
}下面为输出结果：
这段程序的第一个问题就是 t1 和 t2 的 p 指针都指向同一个堆空间中的地址，第二个问题就是申请了内存并没有释放，会造成内存泄漏。
下面加上释放内存的代码（代码3-7）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
int* p;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
int* getP()
{
return p;
}
Test(int v)
{
i = 1;
j = 2;
p = new int;
*p = v;
}
void free()
{
delete p;
}
};
int main()
{
Test t1(3);
Test t2 = t1;
printf("t1.i = %d, t1.j = %d, t1.p = %p\n", t1.getI(), t1.getJ(), t1.getP());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d, t2.p = %p\n", t2.getI(), t2.getJ(), t2.getP());
t1.free();
t2.free();
return 0;
}下面为输出结果，编译能通过，但是运行时发生了错误，释放了两次堆空间的内存：
下面为解决方法（代码3-8）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
int* p;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
int* getP()
{
return p;
}
Test(const Test& t)
{
i = t.i;
j = t.j;
p = new int;
*p = *t.p;
}
Test(int v)
{
i = 1;
j = 2;
p = new int;
*p = v;
}
void free()
{
delete p;
}
};
int main()
{
Test t1(3);
Test t2(t1);
printf("t1.i = %d, t1.j = %d, t1.p = %p\n", t1.getI(), t1.getJ(), t1.getP());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d, t2.p = %p\n", t2.getI(), t2.getJ(), t2.getP());
t1.free();
t2.free();
return 0;
}下面为输出结果，可以到 t1 和 t2 的 p 指针分别指向不同的堆空间地址：
如果我们看一下逻辑状态，也就是 *t1.p 和 *t2.p 的值，代码如下（代码3-9）：
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
int* p;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
int* getP()
{
return p;
}
Test(const Test& t)
{
i = t.i;
j = t.j;
p = new int;
*p = *t.p;
}
Test(int v)
{
i = 1;
j = 2;
p = new int;
*p = v;
}
void free()
{
delete p;
}
};
int main()
{
Test t1(3);
Test t2(t1);
printf("t1.i = %d, t1.j = %d, t1.p = %p\n", t1.getI(), t1.getJ(), t1.getP());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d, t2.p = %p\n", t2.getI(), t2.getJ(), t2.getP());
t1.free();
t2.free();
return 0;
}下面为输出结果，可以看到 *t1.p 和 *t2.p 的值相同，也就是说逻辑状态相同，这就叫做深拷贝。
什么时候需要进行深拷贝?
对象中有成员指代了系统中的资源
成员指向了动态内存空间
成员打开了外存中的文件
成员使用了系统中的网络端口
......
问题分析
下面就是浅拷贝：
一般性原则
自定义拷贝构造函数，必然需要实现深拷贝！！！
下面看一个使用深拷贝，对前面数组的代码进行改造。
IntArray.h:
#ifndef _INTARRAY_H_
#define _INTARRAY_H_
class IntArray
{
private:
int m_length;
int* m_pointer;
public:
IntArray(int len);
IntArray(const IntArray& obj);
int length();
bool get(int index, int& value);
bool set(int index ,int value);
void free();
};
#endifIntArray.cpp:
#include "IntArray.h"
IntArray::IntArray(int len)
{
m_pointer = new int[len];
for (int i = 0; i < len; i++)
{
m_pointer[i] = 0;
}
m_length = len;
}
IntArray::IntArray(const IntArray& obj)
{
m_length = obj.m_length;
m_pointer = new int[obj.m_length];
for (int i = 0; i < obj.m_length; i++)
{
m_pointer[i] = obj.m_pointer[i];
}
}
int IntArray::length()
{
return m_length;
}
bool IntArray::get(int index, int& value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
value = m_pointer[index];
}
return ret;
}
bool IntArray::set(int index, int value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
m_pointer[index] = value;
}
return ret;
}
void IntArray::free()
{
delete[]m_pointer;
}main.cpp:
#include <stdio.h>
#include "IntArray.h"
int main()
{
IntArray a(5);
for (int i = 0; i < a.length(); i++)
{
a.set(i, i + 1);
}
for (int i = 0; i < a.length(); i++)
{
int value = 0;
if( a.get(i, value) )
{
printf("a[%d] = %d\n", i, value);
}
}
IntArray b = a;
for (int i = 0; i < b.length(); i++)
{
int value = 0;
if( b.get(i, value) )
{
printf("b[%d] = %d\n", i, value);
}
}
a.free();
b.free();
return 0;
}下面为输出结果：
可以看到 b 数组里面的元素与 a 数组里面的元素相同，这就是深拷贝构造函数的结果。
以上就是关于“C++对象的构造实例分析”这篇文章的内容，相信大家都有了一定的了解，希望小编分享的内容对大家有帮助，若想了解更多相关的知识内容，请关注蜗牛博客行业资讯频道。
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