对象的构造（十四）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了对象的构造（十四）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
我们在 C 语言中，每个变量都有其初始值。那么问题来了，对象中成员变量的初始值是多少呢？从设计的角度来看，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，成员变量初识为 0 值。
下来我们以代码为例进行验证，代码如下
#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 at;
printf("at.i = %d\n", at.getI());
printf("at.j = %d\n", at.getJ());
Test* pt = new Test;
printf("pt->i = %d\n", pt->getI());
printf("pt->j = %d\n", pt->getJ());
return 0;
}gt 对象是在静态存储区创建的，所以 gt.i 和 gt.j 应该都为 0,；at 对象是在栈上创建的，所以 at.i 和 at.j 应该都为随机值；pt 对象是在堆上创建的，所以 pt->i 和 pt->j 应该也为随机值。我们来编译下，看看是否如我们所分析的那样呢？
我们看到前面两个如我们所分析的那样，最后一个不一样。我们再来看看BCC编译器呢
我们看到BCC编译器是如我们所分析的那样。所以我们不能依赖于某种编译器的特性。
在生活中的对象都是在初始化后上市的，初识状态（出厂设置）是对象普遍存在的一个状态。那么程序中如何对一个对象进行初始化呢？一般而言，对象都需要一个确定的初识状态。解决方案便是在类中提供一个 public 的 initialize 函数，对象创建后立即调用 initialize 函数进行初始化。下来我们以代码为例进行分析，在上面代码基础上加上 initialize 函数
#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 at;
at.initialize();
printf("at.i = %d\n", at.getI());
printf("at.j = %d\n", at.getJ());
Test* pt = new Test;
pt->initialize();
printf("pt->i = %d\n", pt->getI());
printf("pt->j = %d\n", pt->getJ());
return 0;
}我们编译，看看结果是否初始化好呢
我们看到已经全部初始化为按照我们所想要的状态了。但是这个就存在一个问题了，initialize 只是一个普通的函数，必须显示调用才行。如果为调用 initialize 函数的话，结果是不确定的。如果我们忘记在 at 对象中调用 initialize 函数，编译结果如下
那么这时问题来了，我们该如何解决这个问题呢？在 C++ 中介意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。注意：构造函数没有返回类型的声明；构造函数在对象定义时自动被调用。那么这时我们就可以将上面的程序改为这样
#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 at;
printf("at.i = %d\n", at.getI());
printf("at.j = %d\n", at.getJ());
Test* pt = new Test;
printf("pt->i = %d\n", pt->getI());
printf("pt->j = %d\n", pt->getJ());
return 0;
}我们编译后结果如下
我们这样是不是就方便很多呢？那肯定了。我们可以明显看到定义了三个对象后，调用了三次构造函数。那么我们既然知道了有构造函数这一类的函数，它是否能像一般函数那样进行带参数呢？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。我们之前说过定义和声明不同，在对象这块也同样适用。对象定义和对象声明时不同的：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。下来我们以代码为例进行分析
#include <stdio.h>
class Test
{
public:
Test()
{
printf("Test()\n");
}
Test(int v)
{
printf("Test(int v), v = %d\n", v);
}
};
int main()
{
Test t1; // 调用 Test()
Test t2(1); // 调用 Test(int v)
Test t3 = 2; // 调用 Test(int v)
int i(10);
printf("i = %d\n", i);
return 0;
}我们看到第 18 行的 t1 对象的构造函数肯定调用了 Test()，第 19 和 20 行则是调用了 Test(int v)；在 C 语言中还有 int i(10) 这种写法，我们看看编译是否会通过？
我们看到编译通过，并且如我们所分析的那样。那么构造函数的调用是否有什么规则呢？在一般情况下，构造函数在对象定义时被自动调用，一些特殊情况下，需要手工调用构造函数。我们如何利用构造函数来创建一个数组呢？
#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(10);
printf("t.getValue() = %d\n", t.getValue());
return 0;
}我们首先来分析下，数组第一个成员调用的构造函数应该是 Test()，后面两个成员调用的是 Test(int v) 函数，并打印出相应的值。最后定义的对象 t，它会打印出构造函数和得到的值都为 10，我们来看看编译结果
下来我们来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。我们来看看它是怎么实现的
IntArray.h 源码
#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 源码
#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;
}test.cpp 源码
#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;
}我们编译后得到如下结果
下来我们来看看特殊的构造函数：无参构造函数和拷贝构造函数。无参构造函数顾名思义就是没有参数的构造函数，而拷贝构造函数则是参数为 const class_name& 的构造函数。那么这两类构造函数有什么区别呢？无参构造函函数是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；拷贝构造函数是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。下来我们以代码为例进行分析
#include <stdio.h>
class Test
{
private:
int i;
int j;
public:
int getI()
{
return i;
}
int getJ()
{
return j;
}
/*
Test()
{
printf("Test()\n");
}
Test(const Test& t)
{
printf("Test(const Test& t)\n");
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;
}我们先将自己提供的无参构造函数和拷贝构造函数注释掉，编译下，看编译器是否提供默认的构造函数，是否可以通过
我们看到编译是通过的，也就是说，编译器通过了默认的构造函数。我们再来自己提供呢，看看是否会发生冲突
我们看到打印出了自己定义的语句，证明它是调用了我们自己写的构造函数。那么这个拷贝构造函数的意义在哪呢？一是兼容 C 语言的初始化方式，二是初始化行为能够符合预期的逻辑。那么这块就牵扯到是浅拷贝还是深拷贝。浅拷贝是拷贝后对象的物理状态相同，深拷贝是拷贝后对象的逻辑状态相同。注意：编译器提供的拷贝构造函数只进行浅拷贝！
下来我们以实例代码看看对象的初始化是怎样进行的
#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;
}
Test(const Test& t)
{
i = t.i;
j = t.j;
p = new int;
*p = *t.p;
}
void free()
{
delete p;
}
};
int main()
{
Test t1(3);
Test t2(t1);
printf("t1.i = %d, t1.j = %d, *t1.p = %d\n", t1.getI(), t1.getJ(), *t1.getP());
printf("t2.i = %d, t2.j = %d, *t2.p = %d\n", t2.getI(), t2.getJ(), *t2.getP());
t1.free();
t2.free();
return 0;
}我们看看 t1 应该进行的是浅拷贝，t2 应该进行的是深拷贝。我们看看编译结果
我们如果只有浅拷贝，没有深拷贝的话，看看结果会是怎样的，将第 34 - 41 行的代码注释掉，将第 54 和 55 行的打印 *p 的值改为打印 p 的地址。
我们看到它运行的时候报段错误了，t1.p 和 t2.p 指向了同一个地址。我们看看它是怎样进行的
我们看到将同一个地址释放两次肯定是会出问题的，这时我们就需要进行深拷贝了。那么我们就要考虑到底什么时候需要进行深拷贝？当对象中有成员指代了系统中的资源时，如：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...
我们在实现拷贝构造函数这块有个一般性的原则，自定义拷贝构造函数时，必须要实现深拷贝。那么我们再来优化下之前的数组类
IntArray.h 源码
#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 源码
#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;
}test.cpp 源码
#include <stdio.h>
#include "IntArray.h"
int main()
{
IntArray a(5);
for(int i=0; i<5; 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);
}
}
printf("\n");
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;
}我们看看编译结果是否如我们代码所写的那样，创建数组并初始化。用数组 a 初始化数组 b。
通过对对象的构造的学习，总结如下：1、每个对象在使用之前都应该初始化；2、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；3、构造函数在对象定义时被自动调用，构造函数可以根据需要定义参数；4、构造函数之间可以存在重载关系，并且构造函数遵循 C++ 中重载函数的规则；5、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；6、C++ 编译器会默认提供构造函数；7、无参构造函数用于定义对象的默认初识状态，拷贝构造函数在创建对象时拷贝对象的状态；8、对象的拷贝有浅拷贝和深拷贝两种方式：浅拷贝使得对象的物理状态相同，而深拷贝则使得对象的逻辑状态相同。
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以上是关于对象的构造（十四）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Java学习总结（十四）——java反射机制，利用反射动态创建对象