C++类的相关问题、构造函数与析构函数、复制构造函数实例讲解

面向对象的基本任务是描述对象并对对象进行归类总结。类类型与int类型一样，也没有任何内存分配。类的属性和对外接口是类定义的重点和难点，原则是尽量让内部操作私有化，提供简单易用的接口函数。

1、类的相关问题

在定义类的数据成员时，不能像定义变量一样进行初始化，若在定义时未指明访问限定符，默认为private;

在定义类的方法时，若方法中不用修改类的数据成员，则最好在方法声明的最后使用const关键字，表示用户不能在此方法中修改类的数据成员。若类中包含指针成员，在const方法中不可以重新为指针赋值，但可以修改指针所指向的地址中的数据。

类中，除静态成员可以直接访问外，其它成员是通过对象来实现访问的。在定义类时并没有分配存储空间，只有当实例化对象时，才分配存储空间。也可以将类对象声明为一个指针，并使用 ?new运算符为其分配内存，如下所示：

若将类对象声明为常量指针，则只能调用类中的常量方法。

2、构造函数与析构函数

每个类都有构造函数与析构函数，构造函数在定义对象时被调用，析构函数在对象释放时被调用。构造函数负责类对象生成之前的初始化，析构函数负责对象销毁后的处理。

构造函数没有返回值，若用户没有提供构造函数和析构函数，则使用默认的构造析构函数。一个类可以包含多个构造函数，各函数通过重载来进行区分，下面是指针调用参数构造函数进行初始化：

类体中定义的数据成员不能初始化，故类中初始化只能借助构造函数的初始化列表实现。类成员函数，若在类体中定义，函数前即使没有使用inline，该成员函数也被认为是内联函数。

析构函数没有返回值，也没有参数，故不能重载。

3、复制构造函数

复制构造函数与类的其它函数构造类似，以类名作为函数的名称，第一个参数为该类的常量引用类型。

下面的三种情况要用到复制构造函数：

对象以值传递的方式传入函数参数;

对象以值传递的方式从函数返回;

对象需要通过另外一个对象进行初始化;

编译器有默认的拷贝构造函数，这个函数仅仅是使用老对象的数据成员的值对“新对象”数据成员一一进行赋值，这称为浅拷贝，即只是对象中数据成员进行简单的赋值，这种方式在对象中存在动态成员时则会出现问题，比如对象中的指针。浅拷贝只是使两个指针有相同的值，而不是我们需要的两块不同的地址。

深拷贝，对于对象中动态成员，不仅仅赋值，还重新动态分配空间，从而使得指针指向两块不同的内存，但内存中的值相同。

在编写函数时，尽量按引用方式传递参数，这样可以避免调用复制构造函数，可以极大地提高程序效率。也可以将拷贝函数放在private中，从而防止默认拷贝的发生。

4、静态类成员

普通类成员只能通过实例化对象访问，静态类成员还可以通过类名直接访问，访问时用：：域访问符。在定义静态数据成员时，要在类体外部对静态数据成员初始化。静态数据成员是被所有类对象共享的。

静态数据成员可以是当前的类型，而其他数据成员只能是当前类的指针或引用类型，如：

针对静态数据成员有如下几点：

静态数据成员可以作为成员函数的默认参数，但是普通成员不可以;

类的静态成员函数只能访问类的静态成员，不能访问普通数据成员;

静态成员函数末尾不能用const关键字修饰;

静态数据成员和静态成员函数在类体之外初始化或定义时，去掉static关键字;

5、运算符重载

运算符重载要用到operator关键字，它其实是函数重载的一种，因为运算符本来就是一个函数。对于重载的运算符，两个函数不能交换顺序，重载是什么顺序，只能用这各顺序调用。

对于++和--运算符，由于涉及前置和后置，故默认情况下，重载运算符没有参数，表示是前置运算;若用整型int作为参数，则表示后置运算。

并不是所有的运算符都可以重载，大多数是可以重载的，但是：：，?，：，. 是不能重载的。

6、有关类的sizeof问题

空类也会被实例化，编译器会给类隐含添加一个字节，故空类的sizeof()结果为1;sizeof()用来计算字符串的长度时包含”\0”，strlen()统计的长度不包含”\0”。

构造函数、析构函数都不归入sizeof()统计范围之内。

虚函数由于要维护在虚函数表中的位置，故要占据一个指针的大小。

静态成员也不归入sizeof()统计范围。

总起来说，类的大小与非静态成员大小和虚函数有关，与其他普通成员函数无关。类的大小也遵守内存分配时的字节对齐规则：

7、友元类与友元方法

当用户希望另一个类可以访问当前类的私有成员时，可以在当前类中将另一个类作为自己的友元类。友元即朋友，私有成员只有朋友可以访问。

若只想让某个成员函数访问类的私有成员，则可以将此函数声明为类的友元函数，即在函数返回值前加上friend关键字。友元函数不仅可以是类成员函数，也可以是全局变量函数。

8、引用和指针的区别

引用是一个变量的别名，引用被创建的同时必须被初始化，指针可以在任何时候被初始化;

不能有null引用，引用必须与合法的存储单元关联，指针则可以是null;

引用一旦被初始化，就不能改变引用关系，指针则可以随时改变所指的对象。

9、类的继承

继承是面向对象的主要特征之一，它使一个类可以从现有类中派生，而不必重新定义一个新类，类继承时使用“：”运算符。

类继承与访问关系如下表：

用public继承时，原类中public和protected在派生类中类型不变;

用protected继承时，原类中public和protected在派生类中都变成protected类型;

用private继承时，原类中public和protected在派生类中都变为private类型;

用户在父类派生子类时，可能存在一种情况，即在子类中定义了一个与父类同名的方法，此时称子类隐藏父类方法，这样父类中所有的同名方法包括重载方法均被隐藏。若要访问父类中的方法，可用域访问的方式。

在派生完一个子类后，可以定义一个父类指针，通过子类构造函数为其创建对象。因为编译器对同名方法是静态绑定的，即根据对象定义的类型来确定调用哪个类方法。

在定义方法时，在方法的前面使用virtual关键字，这种是虚方法，使用虚方法可以实现动态绑定，即根据对象运行的类型来确定调用哪个类的方法。在父类中定义的虚方法，在子类中同名的方法，即使前面没有virtual关键字，也为虚方法。

纯虚方法：

c++中除了能定义虚方法外，还可定义纯虚方法，也即抽象方法。一个包含纯虚方法的类称为抽象类。抽象类不能实例化，不能当返回值，不能做函数参数，但可以设置指针，它常用于接口的实现。

抽象类常作为其它类的父类，从抽象类派生的子类要实现父类中所有的纯虚方法。定义纯虚函数的意义在于告诉子类，这个接口是一定要继承的，并且要重写函数体，增强它的功能。

10、子类对象的创建和释放

当从父类派生一个子类，定义一个子类对象时，它将依次调用父类构造函数、子类构造函数，在释放对象时，先调用子类析构函数，再调用父类析构函数;

当定义一个父类对象，调用子类创建一个对象时，它依次调用父类构造函数、子类构造函数，在释放时分两种情况：

1.析构函数不是虚函数，则只调用父类析构函数;

2.析构函数是虚函数(父类)，则先调用子类的析构函数，再调用父类析构函数。

由此可见，若父类不是虚析构函数，在子类分配了空间，没有调用了类的析构函数会产生内存泄漏，因此在编写函数时，析构函数常用虚函数。

11、多继承

多继承是子类可以继承多个父类，各父类间用逗号隔开，都要带关键字。若不同父类中有同名方法，子类实例在访问时要指明父类的名称。多继承的继承链不能有环，可以用uml语言画出继承图。

在多继承时，通常第三代子类中存在两个父类的备份，c++提供了一种虚继承机制使之只有一个备份，方法是在两个子类继承父类时，加上virtual关键字。虚继承不再从第一代父类开始创建构造函数，直接从两个子类开始创建。

12、类模板

类模板能够为类的数据成员、成员函数的参数、返回值提供动态参数化的机制，使用户可以方便地设计出功能更为灵活的类。

类模板中也可以设置静态数据成员，不同类型的模板实例都有各自的静态数据成员，同一类型各实例共享静态数据成员。