適合具備 C 語言基礎(chǔ)的 C 教程（二）

時間：2021-07-19 14:03:42

關(guān)鍵字： C語言編程代碼

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[導(dǎo)讀]。

前言

在上一則教程中，通過與 C 語言相比較引出了 C 的相關(guān)特性，其中就包括函數(shù)重載，引用，this 指針，以及在脫離 IDE 編寫 C 程序時，所要用到的?Makefile的相關(guān)語法。本節(jié)所要敘述的是?C 的另外兩個重要的特性，也就是構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的相關(guān)內(nèi)容，這兩部分內(nèi)容也是有別于?c語言而存在的，也是?c 的一個重要特性。

構(gòu)造函數(shù)

類的構(gòu)造函數(shù)是類的一種特殊的成員函數(shù)，它會在每次創(chuàng)建新的對象的時候執(zhí)行，構(gòu)造函數(shù)的名稱和類的名稱是完全相同的，并不會返回任何的類型，也不會返回 void。構(gòu)造函數(shù)可以用于為某些成員變量設(shè)置初始值。

比方說，我們現(xiàn)在有如下所示的一段代碼：

#include?
using?namespace?std;

class?Person{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:
????Person()?{cout?<"Person()"?<endl;}
};

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Person?per;

????return?0;
}

在主函數(shù)中，定義 Person per 的同時，就會自動地調(diào)用 Person() 函數(shù)，那么不難猜出，執(zhí)行 test 文件的時候，輸出結(jié)果如下：

image-20210113124209248

上述的構(gòu)造函數(shù)并沒有參數(shù)，實際上在構(gòu)造函數(shù)是可以具有參數(shù)的，具體的看如下所示的代碼：

#include?
using?namespace?std;

class?Person
{
private:
????char?*name;
????int?age;
public:
????Person(char?*name,?int?age)
????{
????????cout?<"Person(char?*,int)"?<endl;
????????this->name?=?name;
????????this->age?=?age;
????}

????Person(){cout?<"Person()"?<endl;}
};

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Person?per;
????Person?per2("zhangsan",18);

????return?0;
}

上述代碼中，定義第一個 Person 實例的時候，就會自動地調(diào)用無形參地構(gòu)造函數(shù)，當(dāng)實例化第二個 Person 類的時候，就會自動地調(diào)用有形參地構(gòu)造函數(shù)。

這個時候，運行函數(shù)的輸出結(jié)果如下所示：

image-20210113125016221

可以看到調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的順序是和實例化對象的順序是一致的。

構(gòu)造函數(shù)除了可以有形參，也可以有默認(rèn)的形參，比如說下面這段代碼：

#include?
using?namespace?std;

class?Person
{
private:
????char?*name;
????int?age;
public:
????Person(char?*name,?int?age,?char?*work?=?"none")
????{
????????cout?<"Person(char?*,int)"?<endl;
????????this->name?=?name;
????????this->age?=?age;
????????this->work?=?work;
????}

????Person(){cout?<"Person()"?<endl;}

????void?printInfo(void)
????{
????????cout?<"name?="?<",age?=?"<",work?="<endl;
????}
};

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Person?per;
????Person?per2("zhangsan",18);
????Person?per3();

????per2.printInfo();

????return?0;
}

上述代碼中，第一條代碼和第二條代碼創(chuàng)建了兩個 Person 實例，在創(chuàng)建時依次調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，這里需要注意的是，第三條語句，這條語句看起來像是實例化了一個 per3 對象，但是 per3 括號里并沒有實參，這其實是定義了一個函數(shù)，函數(shù)的形參為void，返回值為 Person ，并非是一個對象。這里還需要注意的一點是 per2 對象，它在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)時，形參有一個默認(rèn)值，所以最終，程序輸出的結(jié)果如下所示：

image-20210113131653000

在實例化對象的時候，我們也可以通過定義指針的形式實現(xiàn)，下面代碼是上述代碼的一個改進，并且以指針的形式實例化了對象，代碼如下所示：

#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Person
{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:
????Person(){cout?<"person()"?<endl;}
????Person(char?*name,int?age,?char?*work)
????{
????????cout?<"Person(char?*,int,?char?*)"?<endl;
????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,name);
????????this->age?=?age;
????????this->work?=?new?char[strlen(work)? ?1];
????????strcpy(this->work,work);
????}

????void?printInfo(void)
????{
????????cout?<"name?is:"?<",age?is:"?<",work?is:"?<endl;
????}
};

int?main(int?argc,char?*argv)
{
????Person?per("zhangsan",18,"teacher");
????Person?per2;

????Person?*per4?=?new?Person;
????Person?*per5?=?new?Person();?/*?這兩種方式定義的效果是一樣的?*/

????Person?*per6?=?new?Person[2];

????Person?*per7?=?new?Person("lisi",?18,"doctor");
????per.printInfo();
????per7.printInfo();

????delete?per4;
????delete?per5;
????delete?[]per6;
????delete?per7;
}

上述代碼中，使用了new 來分配給對象空間，再分配完之后，系統(tǒng)會自動的進行釋放，或者說是使用手動的方式進行釋放內(nèi)存，在手動釋放內(nèi)存的時候，我們采用?delete?的方式來進行釋放，當(dāng)創(chuàng)建了兩個指針數(shù)組的時候，在手動釋放的時候，要在指針變量前面加上?[],在實例化指針對象的時候，也可以帶上參數(shù)或者說是不帶參數(shù)。下面是上述代碼的運行結(jié)果：

image-20210114125841211

析構(gòu)函數(shù)

析構(gòu)函數(shù)的引出

上述我們知道，在函數(shù)運行完之后，用 new 分配到的空間才會被釋放掉，那么如果是在函數(shù)調(diào)用里用 new 獲取到的空間會隨著函數(shù)調(diào)用的結(jié)束而釋放么，我們現(xiàn)在來做這樣一個實驗，把上述中的代碼中的主函數(shù)寫成?test()函數(shù)，然后在?main()?函數(shù)里調(diào)用。

代碼如下所示：

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Person
{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:
????Person(){cout?<"person()"?<endl;}
????Person(char?*name,int?age,?char?*work)
????{
????????cout?<"Person(char?*,int,?char?*)"?<endl;
????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,name);
????????this->age?=?age;
????????this->work?=?new?char[strlen(work)? ?1];
????????strcpy(this->work,work);
????}

????void?printInfo(void)
????{
????????//cout?<
????}
};

void?test(void)
{
????Person?per("zhangsan",18,"teacher");
????Person?per2;

????Person?*per4?=?new?Person;
????Person?*per5?=?new?Person();?/*?這兩種方式定義的效果是一樣的?*/

????Person?*per6?=?new?Person[2];

????Person?*per7?=?new?Person("lisi",?18,"doctor");
????per.printInfo();
????per7->printInfo();

????delete?per4;
????delete?per5;
????delete?[]per6;
????delete?per7;
}

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????for?(int?i?=?0;?i?1000000;?i  )
????????test();
????cout?<"run?test?end"?<endl;
????sleep(10);
????return?0;
}

這是運行前的空閑內(nèi)存的大小：

image-20210114133025365

緊接著是函數(shù)運行完 100 0000 次的?test?函數(shù)之后的空閑內(nèi)存大?。?/p>

image-20210114133140216

然后，是主函數(shù)運行完之后，推出主函數(shù)之后，空閑的內(nèi)存剩余量：

image-20210114133241325

總結(jié)一下就是，在子函數(shù)里用 new 分配給局部變量的空間，具體來說在上述代碼中的體現(xiàn)就是用?new給?this->name分配的空間。也就是在主函數(shù)沒有運行完是不會被釋放掉的，也就是說只有在主函數(shù)運行完之后，子函數(shù)里用 new 分配的空間才會被釋放掉，因此，如果想要在子函數(shù)調(diào)用完之后就釋放掉用 new 分配的空間，就需要編寫代碼來實現(xiàn)。而這個操作， C 提供了析構(gòu)函數(shù)來完成，下面是使用析構(gòu)函數(shù)來進行釋放內(nèi)存的代碼：

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Person
{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:
????Person(){cout?<"person()"?<endl;}
????Person(char?*name,int?age,?char?*work)
????{
????????cout?<"Person(char?*,int,?char?*)"?<endl;
????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,name);
????????this->age?=?age;
????????this->work?=?new?char[strlen(work)? ?1];
????????strcpy(this->work,work);
????}

????~Person()
????{
????????if?(this->name)
????????????delete?this->name;
????????if?(this->work)
????????????delete?this->work;
????}

????void?printInfo(void)
????{
????????//cout?<
????}
};

void?test(void)
{
????Person?per("zhangsan",18,"teacher");
????Person?per2;

????Person?*per4?=?new?Person;
????Person?*per5?=?new?Person();?/*?這兩種方式定義的效果是一樣的?*/

????Person?*per6?=?new?Person[2];

????Person?*per7?=?new?Person("lisi",?18,"doctor");
????per.printInfo();
????per7->printInfo();

????delete?per4;
????delete?per5;
????delete?[]per6;
????delete?per7;
}

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????for?(int?i?=?0;?i?1000000;?i  )
????????test();
????cout?<"run?test?end"?<endl;
????sleep(10);
????return?0;
}

下述就是代碼運行之前，和主函數(shù)在休眠的時候的剩余內(nèi)存的容量，可以看出，剩余內(nèi)存的容量是一樣的，換句話說，也就是在?test()函數(shù)運行完成之后，用 new 分配的空間就已經(jīng)被釋放掉了，就算執(zhí)行了 1000000 次也沒有造成內(nèi)存泄漏。這也說明了我們的析構(gòu)函數(shù)是有作用的。

image-20210115130212394

析構(gòu)函數(shù)在什么地方被調(diào)用

上述析構(gòu)函數(shù)的存在避免了內(nèi)存泄漏，那么析構(gòu)函數(shù)是在什么時候被調(diào)用的呢，用一句話描述就是：在實例化對象被銷毀的前一瞬間被調(diào)用的，另外還要注意的是構(gòu)造函數(shù)可以有很多個，有參的，無參的構(gòu)造函數(shù)，但是對于析構(gòu)函數(shù)來講，它只有一個，并且它是無參的。具體的來看如下所示的代碼，在剛才那段代碼的基礎(chǔ)上，我們添加一些打印信息，從而推斷我們析構(gòu)函數(shù)調(diào)用的位置：

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Person
{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:
????Person()
????{
????????name?=?NULL;
????????work?=?NULL;
????}
????Person(char?*name,int?age,?char?*work)
????{
????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,name);
????????this->age?=?age;
????????this->work?=?new?char[strlen(work)? ?1];
????????strcpy(this->work,work);
????}

????~Person()
????{
????????cout?<"~Person()"?<endl;
????????if?(this->name)
????????{
????????????delete?this->name;
????????????cout?<"The?name?is:"?<endl;???
????????}
????????if?(this->work)
????????{
????????????delete?this->work;
????????????cout?<"The?work?is:"?<endl;
????????}
????}

????void?printInfo(void)
????{
????????//cout?<
????}
};

void?test(void)
{
????Person?per("zhangsan",18,"teacher");

????Person?*per7?=?new?Person("lisi",?18,"doctor");
????delete?per7;
}

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????test();
????return?0;
}

我們來看輸出的結(jié)果:

image-20210115132418481

通過上面的輸出結(jié)果可以知道，先輸出的是lisi，后輸出的是?zhangsan,而在實例化對象的時候，是先創(chuàng)建的 per 對象，并初始化為?zhangsan，后創(chuàng)建的 per7 對象，并初始化為?lisi，再調(diào)用析構(gòu)函數(shù)的時候順序卻是顛倒過來的。因此，總結(jié)一下就是：

per 這個實例化對象是在?test()函數(shù)執(zhí)行完之后，再調(diào)用的析構(gòu)函數(shù)，而對于?per7對象來說，是在執(zhí)行?delete per7這條語句之后調(diào)用的析構(gòu)函數(shù)，所以也就有了上述的輸出結(jié)果。

另外，引出一點，如果我們在上述的代碼中把delete per7這條語句給注釋掉，那么會怎么樣呢，下圖是去掉該語句之后的結(jié)果：

image-20210115133215468

我們看到，上述就只執(zhí)行了?zhangsan的析構(gòu)函數(shù)，并沒有執(zhí)行lisi的析構(gòu)函數(shù)，這也告訴我們，在使用 new 創(chuàng)建的實例化對象，必須使用 delete 將其釋放掉，如果沒有使用 delete 來將其釋放，那么在系統(tǒng)退出之后，會自動地釋放掉它地內(nèi)存，但是這個時候是不會調(diào)用它地析構(gòu)函數(shù)的。

最后，關(guān)于構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，如果類里沒有實現(xiàn)任何構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)，那么其系統(tǒng)本身會調(diào)用一個默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。那么，除了默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)和默認(rèn)的析構(gòu)函數(shù)，還存在一個默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)，接下來，來敘述這個拷貝構(gòu)造函數(shù)。

拷貝構(gòu)造函數(shù)

默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)

我們直接來看這樣一段代碼：

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Person?{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:

????Person()?{//cout?<<"Pserson()"<
????????name?=?NULL;
????????work?=?NULL;
????}
????Person(char?*name)?
????{
????????//cout?<<"Pserson(char?*)"<
????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,?name);
????????this->work?=?NULL;
????}

????Person(char?*name,?int?age,?char?*work?=?"none")?
????{
????????//cout?<<"Pserson(char*,?int)"<
????????this->age?=?age;

????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,?name);

????????this->work?=?new?char[strlen(work)? ?1];
????????strcpy(this->work,?work);
????}

????~Person()
????{
????????cout?<"~Person()"<<endl;
????????if?(this->name)?{
????????????cout?<"name?=?"<endl;
????????????delete?this->name;
????????}
????????if?(this->work)?{
????????????cout?<"work?=?"<endl;
????????????delete?this->work;
????????}
????}

????void?printInfo(void)
????{
????????//printf("name?=?%s,?age?=?%d,?work?=?%s\n",?name,?age,?work);?
????????cout<<"name?=?"<",?age?=?"<",?work?=?"<endl;
????}
};

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Person?per("zhangsan",?18);
????Person?per2(per);

????per2.printInfo();

????return?0;
}

在主函數(shù)的第二行代碼中，我們可以看到我們創(chuàng)建了一個實例，并且傳入的參數(shù)是?per，但是我們看類里面的代碼實現(xiàn)，并沒有發(fā)現(xiàn)有一個構(gòu)造函數(shù)的形參為 Person ，那這個時候，會發(fā)生什么函數(shù)調(diào)用呢，實際上是會調(diào)用一個系統(tǒng)的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，這個默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)會進行值拷貝，會將?per中的內(nèi)容拷貝到?per2中去，下圖是這個過程的一個示意圖：

image-20210117015212259.png

通過上圖可以看到，在執(zhí)行默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)的時候，執(zhí)行的是值拷貝，那么相應(yīng)的，per 的 name 也就指向了?address1，per2 的 name 同樣也指向了?adress，從而完成了值拷貝的過程，下面是代碼運行的結(jié)果：

image-20210117015527675

可以看到，在輸出 per2 的內(nèi)容的時候，輸出的是?per?的初始化內(nèi)容，在主函數(shù)運行完之后，就要執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)來釋放使用 new 分配的空間，首先是釋放?per?的內(nèi)容，然后緊接著是釋放?per2的內(nèi)容，但是在剛剛的敘述中，使用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)進行拷貝的時候，使用的是值拷貝，從而造成的效果是 per2 的 name 和 work 指向的地址是?per?中的同一塊地址，這樣，在執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)的時候，同一塊內(nèi)存空間就會被釋放兩次，從而導(dǎo)致錯誤。因此，使用默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)存在一定的問題，也就需要我們自己來定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，下面介紹自定義的拷貝構(gòu)造函數(shù)。

自定義拷貝構(gòu)造函數(shù)

我們根據(jù)在上述代碼的基礎(chǔ)上，修改得到我們自定義的拷貝構(gòu)造函數(shù)如下：

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Person?{
private:
????char?*name;
????int?age;
????char?*work;

public:

????Person()?{//cout?<<"Pserson()"<
????????name?=?NULL;
????????work?=?NULL;
????}
????Person(char?*name)?
????{
????????//cout?<<"Pserson(char?*)"<
????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,?name);
????????this->work?=?NULL;
????}

????Person(char?*name,?int?age,?char?*work?=?"none")?
????{
????????cout?<<"Pserson(char*,?int)"<<endl;
????????this->age?=?age;

????????this->name?=?new?char[strlen(name)? ?1];
????????strcpy(this->name,?name);

????????this->work?=?new?char[strlen(work)? ?1];
????????strcpy(this->work,?work);
????}

????Person(Person


                
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適合具備 C 語言基礎(chǔ)的 C 教程（二）

前言

構(gòu)造函數(shù)

析構(gòu)函數(shù)

析構(gòu)函數(shù)的引出

析構(gòu)函數(shù)在什么地方被調(diào)用

拷貝構(gòu)造函數(shù)

默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)

自定義拷貝構(gòu)造函數(shù)

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