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本文对应的PDF源文件请关注微信公众号程序员刘同学回复C程序设计获取下载链接。 1 堆与拷贝构造函数1.1 概述1.2 分配堆对象1.3 拷贝构造函数1.3.1 默认拷贝构造函数1.3.2 拷贝构造函数一定要用引用1.3.3 浅拷贝和深拷贝 1.4 临时对象1.5 匿名对象1.6 构造函数用于类型转换 2 总结 1 堆与拷贝构造函数
1.1 概述
全局变量、静态数据、常量及字面量存放在全局数据区所有类成员函数和非成员函数代码存放在代码区为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等存放在栈区余下的空间都被作为堆区。 TIP常量和字面量的区别字面量一定是常量但是常量不一定是字面量 常量Constants 定义 常量是程序中固定不变的值一旦被定义和初始化后在程序的执行过程中不会发生改变。 特点 常量可以是字面量也可以是通过程序定义的标识符例如使用 const 关键字声明的变量。 例子 const int MAX_SIZE 100; // MAX_SIZE 是常量使用 const 关键字声明字面量Literals 定义 字面量是源代码中的一个表示固定值的符号表达式。它是一个直接出现在程序中的常量值而不是通过变量或表达式计算得到的值。 特点 字面量是一种表示常量的方式可以是整数、浮点数、字符、字符串、布尔值等。 例子 int number 42; // 整数字面量 42
double pi 3.14; // 浮点数字面量 3.14
char letter A; // 字符字面量 A
const char* text Hello, World!; // 字符串字面量 Hello, World!
bool isTrue true; // 布尔字面量 true1.2 分配堆对象 malloc的缺陷 从 C的立场上看不能用malloc()函数的一个原因是它在分配空间的时候不能调用构造函数仅仅只是开辟了一块开年事实上并没有创建对象。类对象的建立是分配空间、构造结构以及初始化的三位一体它们统一由构造函数来完成。 使用new分配堆对象
Tdate* pS;
pS new Tdate;//分配堆空间并构造它
//上面是调用TDate的默认构造函数
//如果带参数的构造函数pS new Tdate(arg1,arg2);delete pS;//先析构然后将空间返还给堆不必显式指出从new返回的指针类型因为new知道要分配对象的类型是Tdate。new会调用构造函数
堆对象析构是在释放堆对象语句delete执行之时。上面的堆对象在执行delete pS;语句时会自动调用其析构函数。
如果没有括号和初始化参数例如int*i new int那么分配的空间的内容是不确定的。如果有参数但是初始化参数是空例如int *i new int()那么分配的空间中的内容会被初始化为0。当然给了初始化参数自然也会被初始化为参数例如int* inew int(10)那么i的地址中存储的值就是10。 注意char* ch new char[10];并不是指定初始化参数它只是单纯开辟了一段10大小的空间其内容依然是不确定的。但是char* ch new char[2]();这样写它所有的内容都被初始化为0。也只能这样写因为new的数组不可以指定具体的参数值。 如果new的是对象类型如果有初始化参数以初始化参数中的值为参数调用构造函数进行初始化如果没有括号和初始化参数或者有括号但初始化参数为空用默认构造函数初始化
当new一个多维数组时只有第一个维度可以是变量剩下的维度都必须是变量比如int **fp new char[n][3];
1.3 拷贝构造函数 什么时候用到对象拷贝 对象作为函数参数进行传递时。 用另外一个对象值去初始化一个新构造的对象。 如果函数的返回值是类的对象函数执行完成返回主调函数时将使用return语句中的对象初始化一个临时无名对象传递给主调函数此时发生拷贝构造构造。编译器优化下可能没有 1.3.1 默认拷贝构造函数
类定义中如果未提供自己的拷贝构造函数则 C提供一个默认拷贝构造函数就像没有提供构造函数时C提供默认构造函数一样。 C提供的默认拷贝构造函数工作的方法是所有成员依次拷贝。如果成员是类对象则调用其拷贝构造函数或者默认拷贝构造函数。
一个例子 结果
熟练下面的运行过程 解释程序一开始运行进人主函数首先构造对象randy,调用Student构造函数产生第一行信息对象tutor是通过调用构造函数Tutor(Student.)来创建的该构造函数通过调用Student的拷贝构造函数来初始化数据成员Tutor::student产生第二行信息在执行Tutor构造函数时产生第三行信息接着输出第四行然后调用fn()因为以值传递的形式传入了一个tutor对象需要创建tutor的一个拷贝因为Tutor 类没有定义拷贝构造函数所以就调用默认的拷贝构造函数在拷贝成员student对象时调用Student拷贝构造函数结果在名字copy of Randy之前又接上了一个copy of得到第五行输出进入fn()函数体中得到第六行信息从函数fn()返回时形参tutor析构调用的是默认析构函数也正因此才没有产生任何输出。当析构到成员student被拷贝的tutor的student成员因此它实际上被拷贝了两次也就是copy of copy randy时调用Student析构函数产生第七行输出接着返回到主函数输出第八行信息退出主函数时先析构tutor对象会调用其默认的析构函数并没有任何输出。之后析构Student调用其析构函数产生第九行信息最后析构Randy对象得到最后一行输出。 1.3.2 拷贝构造函数一定要用引用
下面是一个典型的拷贝构造函数的声明
class MyClass {
public:// 拷贝构造函数的声明MyClass(const MyClass other);// 其他成员和函数声明...
};这里 const MyClass 表示一个常量引用这样在拷贝构造函数中不会修改传入对象的内容。使用引用而不是对象本身作为参数可以避免无谓的复制提高效率。
事实上拷贝构造函数只能通过传入引用的方式。假如不写成引用而对象只能通过值传递传入函数所以传进来的对象会被拷贝一次但是对象的拷贝只能通过拷贝函数来实现而使用拷贝函数就得又拷贝一次然后会这样陷入死循环。
1.3.3 浅拷贝和深拷贝 浅拷贝只复制对象本身和对象中的基本数据类型成员而不复制指针所指向的内存。 深拷贝不仅复制对象本身和基本数据类型成员还复制指针所指向的内容创建一个新的内存副本。 浅拷贝存在的问题 例如下面例子
程序会输出以下信息后报错 解释 程序开始运行时创建p1对象p1对象的构造函数从堆中分配空间并赋给数据成员pName同时产生第一行输出执行Person p2p1;时因为没有定义拷贝构造函数于是就调用默认拷贝构造函数使得p2与p1完全一样并没有新分配堆空间给 p2。主函数结束时对象逐个析构析构p2时将堆中字符串清成空串然后将堆空间返还给系统并同时得到第二行输出析构p1时因为这时pName指向的是空串所以第三行输出中显示的只是Destructing当执行delete pName;时由于PName的地址已经被析构为空系统报错。 正确的拷贝构造函数应该是这样的
1.4 临时对象
当函数返回一个对象时要创建一个临时对象以存放返回的对象。
如图 在这里系统调用拷贝构造函数将ms拷贝到新创建的临时对象中。 注意在上面的例子中当fn()返回时产生的临时对象拷贝给s后临时对象就被析构。因此假如我们使用一个引用去接收例如 Student ref fn();那么由于使用引用去接收所以ref的引用对象其实是临时变量。而这行代码执行后临时变量就消失因此ref引用的是一个不存在的对象。会报错。 1.5 匿名对象
下面代码就是创建了一个匿名对象 使用匿名对象 第二个执行的是用无名对象拷贝构造一个对象s。按照我们的想法C先调用构造函数Student(char *);创建一个无名对象然后再调用一个拷贝构造函数Student(Student.);创建对象s。但是由于是用无名对象去拷贝构造一个对象拷贝完后无名对象就失去了任何作用对于这种情况C特别地将其看作与Student s(Jenny);效果一样而且可以省略创建无名对象这一步。 第三个执行的是无名对象作为实参传递给形参s。C先调用构造函数创建一个无名对象然后将该无名对象初始化给了引用形参s对象。由于实参是在主函数中所以无名对象是在主函数的栈区中创建函数fn()的形参s引用的是主函数栈空间中的一个对象。这行代码其实等价于 Studnet s(Danny);
fn(s);由于这些无名对象都是在主函数中创建的因此在主函数执行完毕之后所有无名对象都会被销毁。
1.6 构造函数用于类型转换
直接看例子 fn函数需要一个Student s对象但是调用fn的语句是fn(Jenny)于是就尝试用字符串Jenny去初始化Student对象发现恰好可以。把构造函数用来从一种类型转换为另一种类型,这是 C从类机制中获得的附加性能。 注意 1只会尝试含有一个参数的构造函数 2如果有二义性,则放弃尝试。 例如 其实不推荐这种做法简单了解即可。
2 总结
C犹如编程的交响乐 在代码的海洋中奏响和谐的旋律。
它是创造者的笔雕刻着无尽可能
是思想的翅膀让梦想飞翔的天空。
无拘无束灵活多变。
C是程序员心中的宝藏永不凋零的花朵。
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