从零开始学C++之构造函数与析构函数(二):初始化列表(const和引用成员)、拷贝构造函数

一、构造函数初始化列表

推荐在构造函数初始化列表中进行初始化 构造函数的执行分为两个阶段

初始化段 普通计算段

(一)、对象成员及其初始化

#include <iostream>
using namespace std;

class Object
{
public:
    Object(int num) : num_(num)
    {
        cout << "Object " << num_ << " ..." << endl;
    }
    ~Object()
    {
        cout << "~Object " << num_ << " ..." << endl;
    }
private:
    int num_;
};

class Container
{
public:
    Container(int obj1 = 0, int obj2 = 0) : obj2_(obj2), obj1_(obj1)
    {
        cout << "Container ..." << endl;
    }
    ~Container()
    {
        cout << "~Container ..." << endl;
    }

private:
    Object obj1_;
    Object obj2_;
};

int main(void)
{
    Container c(10, 20);
    return 0;
}

从输出可以看出几点,一是构造对象之前,必须先构造对象的成员;二是对象成员构造的顺序与定义时的顺序有关,跟初始化列表顺序无关;三是构造的顺序和析构的顺序相反;四是如果对象成员对应的类没有默认构造函数,那对象成员也只能在初始化列表进行初始化。再提一点,如果类是继承而来,基类没有默认构造函数的时候,基类的构造函数要在派生类构造函数初始化列表中调用。

(二)、const成员、引用成员的初始化

#include <iostream>
using namespace std;

// const成员的初始化只能在构造函数初始化列表中进行
// 引用成员的初始化也只能在构造函数初始化列表中进行
// 对象成员(对象成员所对应的类没有默认构造函数)的初始化,也只能在构造函数初始化列表中进行
class Object
{
public:
    enum E_TYPE
    {
        TYPE_A = 100,
        TYPE_B = 200
    };
public:
    Object(int num = 0) : num_(num), kNum_(num), refNum_(num_)
    {
        //kNum_ = 100;
        //refNum_ = num_;
        cout << "Object " << num_ << " ..." << endl;
    }
    ~Object()
    {
        cout << "~Object " << num_ << " ..." << endl;
    }

    void DisplayKNum()
    {
        cout << "kNum=" << kNum_ << endl;
    }
private:
    int num_;
    const int kNum_;
    int &refNum_;
};

int main(void)
{
    Object obj1(10);
    Object obj2(20);
    obj1.DisplayKNum();
    obj2.DisplayKNum();

    cout << obj1.TYPE_A << endl;
    cout << obj2.TYPE_A << endl;
    cout << Object::TYPE_A << endl;

    return 0;
}

因为const 变量或者引用都得在定义的时候初始化,所以const 成员和引用成员必须在初始化列表中初始化。另外,可以使用定义枚举类型来得到类作用域共有的常量。

二、拷贝构造函数

(一)、拷贝构造函数

功能:使用一个已经存在的对象来初始化一个新的同一类型的对象 声明:只有一个参数并且参数为该类对象的引用 Test::Test(const Test &other) ; 如果类中没有定义拷贝构造函数,则系统自动生成一个缺省复制构造函数,作为该类的公有成员,所做的事情也是简单的成员复制

#ifndef _TEST_H_
#define _TEST_H_

class Test
{
public:
    // 如果类不提供任何一个构造函数,系统将为我们提供一个不带参数的
    // 默认的构造函数
    Test();
    explicit Test(int num);
    Test(const Test &other);
    void Display();

    Test &operator=(const Test &other);

    ~Test();
private:
    int num_;
};
#endif // _TEST_H_
#include "Test.h"
#include <iostream>
using namespace std;

// 不带参数的构造函数称为默认构造函数
Test::Test() : num_(0)
{
    //num_ = 0;
    cout << "Initializing Default" << endl;
}

Test::Test(int num) : num_(num)
{
    //num_ = num;
    cout << "Initializing " << num_ << endl;
}

Test::Test(const Test &other) : num_(other.num_)
{
    //num_ = other.num_;
    cout << "Initializing with other " << num_ << endl;
}

Test::~Test()
{
    cout << "Destroy " << num_ << endl;
}

void Test::Display()
{
    cout << "num=" << num_ << endl;
}

Test &Test::operator=(const Test &other)
{
    cout << "Test::operator=" << endl;
    if (this == &other)
        return *this;

    num_ = other.num_;
    return *this;
}
#include "Test.h"

int main(void)
{
    Test t(10);
    //Test t2(t);       // 调用拷贝构造函数
    Test t2 = t;        // 等价于Test t2(t);

    return 0;
}

即调用了拷贝构造函数,destroy 的两个分别是t 和 t2。

(二)、拷贝构造函数调用的几种情况

当函数的形参是类的对象,调用函数时,进行形参与实参结合时使用。这时要在内存新建立一个局部对象,并把实参拷贝到新的对象中。理所当然也调用拷贝构造函数。还有一点,为什么拷贝构造函数的参数需要是引用? 这是因为如果拷贝构造函数中的参数不是一个引用,即形如CClass(const CClass c_class),那么就相当于采用了传值的方式(pass-by-value),而传值的方式会调用该类的拷贝构造函数,从而造成无穷递归地调用拷贝构造函数。

当函数的返回值是类对象,函数执行完成返回调用者时使用。也是要建立一个临时对象,再返回调用者。为什么不直接用要返回的局部对象呢?

因为局部对象在离开建立它的函数时就消亡了,不可能在返回调用函数后继续生存,所以在处理这种情况时,编译系统会在调用函数的表达式中创建一个无名临时对象,该临时对象的生存周期只在函数调用处的表达式中。所谓return 对象,实际上是调用拷贝构造函数把该对象的值拷入临时对象。如果返回的是变量,处理过程类似,只是不调用构造函数。

#include "Test.h"
#include <iostream>
using namespace std;

void TestFun(const Test t1)
{

}

void TestFun2(const Test &t1)
{

}

Test TestFun3(const Test &t1)
{
    return t1;
}

const Test &TestFun4(const Test &t1)
{
    //return const_cast<Test&>(t1);
    return t1;
}

int main(void)
{
    Test t(10);
    TestFun(t);

    cout << "........" << endl;

    return 0;
}

即在传参的时候调用了拷贝构造函数,函数返回时TestFun 的形参t 1生存期到了,在分割线输出之前销毁t1,最后destroy 的是 t。

将TestFun(t); 换成 TestFun2(t);

参数为引用,即没有调用拷贝构造函数。

将TestFun(t); 换成 t = TestFun3(t);

函数返回时会调用拷贝构造函数,接着调用赋值运算符,释放临时对象,最后释放t。如果没有用t 接收,不会调用operator= 而且临时对象也会马上释放。

将TestFun(t); 换成 Test t2 = TestFun3(t);

函数返回调用拷贝构造函数,但没有再次调用拷贝构造函数,而且没有释放临时对象,可以理解成临时对象改名为t2 了。

将TestFun(t); 换成 Test& t2 = TestFun3(t);

函数返回时调用拷贝构造函数,因为t2 引用着临时对象,故没有马上释放。

将TestFun(t); 换成 Test t2 = TestFun4(t);

函数传参和返回都没有调用拷贝构造函数,初始化t2 时会调用拷贝构造函数。

将TestFun(t); 换成 const Test&  t2 = TestFun4(t);

函数传参和返回都没有调用构造函数,t2 是引用故也不会调用拷贝构造函数。

参考:

C++ primer 第四版 Effective C++ 3rd C++编程规范

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