C++面向对象-拷贝构造

拷贝构造

拷贝构造函数是构造函数的一种，当利用已经存在的对象创建一个新对象时,类似于拷贝，就会调用新对象的拷贝构造函数进行初始化，拷贝构造函数的格式是固定的，接受一个const引用作为参数。

#include <iostream>
using namespace std;

class Car {
    int m_price;

    
public:
    Car(int price = 0):m_price(price){
        cout << "Car(int price = 0):m_price(price)" << endl;
    }
    Car(const Car &car):m_price(car.m_price){
        cout << "Car(const Car &car):m_price(car.m_price)"
        << endl;
    }
    
};

int main() {
    Car car1; //调用构造函数
    Car car2 = car1; //调用拷贝构造函数
    return 0;
}

调用父类发拷贝构造函数，如下所示:

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
protected:
    int m_age;
public:
    Person(int age = 0) :m_age(age) {
        cout << "Person constructed function" << endl;
    }
    Person(const Person &person) :m_age(person.m_age) {
        cout << "Person constructed copy function" << endl;
    }
};

class Student : public Person {
    int m_score;
public:
    Student(int age = 0, int score = 0) :Person(age), m_score(score) {
        cout << "Student constructed function" << endl;
    }
    Student(const Student &student) :Person(student), m_score(student.m_score) {
        cout << "Student constructed copy function" << endl;
        cout << this->m_age << endl;
    }
};

int main() {
    Student s1(10,100); //先调用父类的构造函数再调用自己的构造函数
    Student s2 = s1;//先调用父类的拷贝构造函数再调用自己的拷贝构造函数
    s2 = s1; //赋值操作，默认浅复制,不会调用拷贝构造函数
    return 0;
}

一般来说对象之间的赋值是都是浅复制，浅拷贝，编译器默认提供的都是浅复制(浅拷贝)，即将对象所有的值赋值到另一个对象，这种清空下，如果对象类型有指针类型，浅拷贝只是拷贝指针存储的地址，指针指向的内容是不会拷贝的，这时就会出现多个指针指向同一个对象，对象释放的时候会多次释放出现问题，此时解决方案就是自定义拷贝构造函数，对指针指向的内容也进行拷贝，从而达到深拷贝的目的。下面举一个深拷贝的例子说明:

#include <iostream>
using namespace std;



class Car {
    int m_price;
    char *m_name; //含有char *变量
    
public:
    Car(int price = 0, const char *name = NULL) :m_price(price) {
        if (name == NULL) return;
        
        // 申请堆空间存储字符串内容
        this->m_name = new char[strlen(name) + 1]{};
        // 拷贝字符串内容到堆空间(string copy)
        strcpy(this->m_name, name);
        
        cout << "Car(int, const char *)" << endl;
    }
    
    Car(const Car &car) :m_price(car.m_price) {
        if (car.m_name == NULL) return;
        
        // 申请堆空间存储字符串内容
        this->m_name = new char[strlen(car.m_name) + 1]{};
        // 拷贝字符串内容到堆空间(string copy)
        strcpy(this->m_name, car.m_name);
        
        cout << "Car(const Car &car)" << endl;
    }
    
    ~Car() {
        if (this->m_name == NULL) return;
        
        delete[] this->m_name;
        this->m_name = NULL;
        
        cout << "~Car()" << endl;
    }
    
    void display() {
        cout << "price is " << this->m_price << ", name is " << this->m_name << endl;
    }
};


int main() {
    
     //构造char *的时候，构造函数需要拷贝字符串到内容，不然可能会出现堆空间成内存指向栈空间内存
     char name[] = { 'b', 'm', 'w', '\0' };
     Car *car = new Car(100, name);
     car->display();
     delete car;
    
    
     Car car1(100, "bmw");
    
     // 将car1的内存空间（8个字节）覆盖car2的内存空间（8个字节自定义拷贝构造函数会进行深拷贝）
     Car car2 = car1;
    
    return 0;
}

对象作为参数和返回值的时候，有些情况会调用拷贝构造函数，有些函数不会调用拷贝构造函数，不同编译器优化可能不一样。

#include <iostream>
using namespace std;

class Car {
    public:
    
    int m_price;
    Car(int price = 0) :m_price(price) {
        cout << "Car(int) - " << this << " - " << this->m_price << endl;
    }
    
    Car(const Car &car) :m_price(car.m_price) {
        cout << "Car(const Car &) - " << this << " - " << this->m_price << endl;
    }
};
void test1(Car car) {
    
}

Car test2() {
    Car car(10);
    return car;
}

int main() {
     Car car1(10);
     test1(car1); //当对象作为函数参数的时候会调用拷贝构造函数，用引用就不会
     Car car2 = test2(); //这里返回一；个临时对象，不同编译器优化可能不一样，我这里没有没有调用拷贝构造函数
     Car car3;
     car3 = test2();//这里返回一个临时对象，不同编译器优化可能不一样，我这里没有没有调用拷贝构造函数
     return 0;
}

匿名对象

没有变量名，没有被指针指向的对象，用完后马上调用析构函数，参考如下:

#include <iostream>
using namespace std;

class Person {
    
public:
    int m_age;
    Person(int age):m_age(age) {
        cout << "Person() - " << this << endl;
    }
    Person(const Person &person) {
        cout << "Person(const Person &person) - " << this << endl;
    }
    ~Person() {
        cout << "~Person() - " << this << endl;
    }
    void display() {
        cout << "display()"  << endl;
    }
};

void test1(Person person) {
    
}

Person test2() {
    // Person person;
    return Person(5); //匿名对象
}

int main() {
    Person p = test2();
    cout << p.m_age << endl;
    Person(10); //匿名对象
    return 0;
}

在某些特定情况下，会隐式调用函数的单参数的构造函数，比如

  Person p = 10; //隐式构造

我们可以加上关键字explicit来禁止函数的隐式构造。

Person(int age):m_age(age) {
        cout << "Person() - " << this << endl;
}

默认构造函数

C++编译器在某些特定情况下，会给类自动生成无参的构造函数，比如。

  • 成员变量在声明的同时进行了初始化。
  • 有定义虚函数
  • 虚继承了其它类
  • 包含了对象类型的成员
  • 父类有构造函数，编译器生成或自定义
    通过以上规律可以看出，对象创建后，需要做一些额外操作时(内存操作，函数调用)编译器一般都会为其自动生成无参的构造函数。编译器是否生成了无参数的构造函数，通过断点查看反汇编函数调用过程。

友元

友元包括友元函数和友元类

  • 如果将函数A(非成员函数)声明为类C的友元函数，那么函数A就能直接访问类C对象的所有成员，如果将类A声明为类C的友元类，那么类A的所有成员函数都能直接访问类C对象的所有成员
    -友元破坏了面向对象的特性，但在某些频繁访问成员变量的地方可以提高性能。
#include <iostream>
using namespace std;

class Point {
    friend Point add(const Point &, const Point &);
    friend class Math;
private:
    int m_x;
    int m_y;
public:
    int getX() const { return this->m_x; };
    int getY() const { return this->m_y; };
    Point(int x, int y) :m_x(x), m_y(y) { }
};

class Math {
public:
    Point add(const Point &point1, const Point &point2) {
        return Point(point1.m_x + point2.m_x, point1.m_y + point2.m_y);
    }
};

Point add(const Point &point1, const Point &point2) {
    return Point(point1.m_x + point2.m_x, point1.m_y + point2.m_y);
}

int main() {
    Point point1(10, 20);
    Point point2(20, 30);
    
    Point point = add(point1, point2);
    cout << endl;
    
    getchar();
    return 0;
}

内部类

如果将类A定义在类C的内部，那么类A就是一个内部类(嵌套类)

  • 支持public、protected、public、权限
  • 成员函数可以直接访问其外部类对象的所有成员，反过来不行
  • 成员函数可以直接不带类名、对象名访问其外部的static成员
  • 不会影响外部类的内存布局
  • 可以在外部类内部声明，在外部类外面进行定义

局部类

在一个函数内部定于的类，被称为局部类。它的作用域仅限于所在的函数内部，其所有的成员必须定义在类内部，不允许定义static成员变量，成员函数不能直接访问函数的局部变量，可以访问static成员变量。

#include <iostream>
using namespace std;

int g_age = 20;

void test() {
    int age = 10;
    static int s_age = 30;
    
    // 局部类
    class Person {
    public:
        static void run() {
            g_age = 30;
            s_age = 40;
            //age = 100; //内部类不允许访问函数局部变量
            
            cout << "run()" << endl;
        }
    };
    
    Person person;
    Person::run();
}

int main() {
    test();
    
    getchar();
    return 0;
}
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