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C++ 面试考点 类成员函数的调用时机

构造函数和析构函数的调用时机

1. 对于全局定义的对象,每当程序开始运行,在主函数 main 接受程序控制权之前,就调
用构造函数创建全局对象,整个程序结束时,自动调用全局对象的析构函数。
2. 对于局部定义的对象,每当程序流程到达该对象的定义处就调用构造函数,在程序离开
局部对象的作用域调用对象的析构函数。
3. 对于关键字 static 定义的静态对象,当程序流程到达该对象定义处调用构造函数,在整
个程序结束时调用析构函数。
4. 对于用 new 运算符创建的堆对象,每当创建该对象时调用构造函数,在使用 delete 删
除该对象时,调用析构函数

拷贝构造函数回顾

在看调用时机之前,先回顾以下拷贝构造函数的定义:

拷贝构造函数的形式是固定的:类名(const 类名 &)
1. 该函数是一个构造函数 —— 拷贝构造也是构造!
2. 该函数用一个已经存在的同类型的对象,来初始化新对象,即对对象本身进行复制
没有显式定义拷贝构造函数,这条复制语句依然可以通过,说明编译器自动提供了默认的
拷贝构造函数。其形式是:

Point(const Point & rhs)
: _ix(rhs._ix)
, _iy(rhs._iy)
{}

但是默认的拷贝构造函数只能实现浅拷贝,无法对复杂的数据结构进行深拷贝,示例如下:

Computer pc("Acer",4500);
Computer pc2 = pc;//调用拷贝构造函数class Computer{
public:void print(){cout << "name:" << _name << endl;cout << "price:" << _price << endl;}
private:int _price;char *_name;  
};

编译可以通过,运行则会报错。

如果是默认的拷贝构造函数,pc2会对pc的_brand进行浅拷贝,指向同一片内存;pc2被销
毁时,会调用析构函数,将这片堆空间进行回收;pc再销毁时,析构函数中又会试图回收
这片空间,出现double free问题

如果拷贝构造函数需要显式写出时(该类有指针成员申请堆空间),在自定义的拷贝构造函数中要换成深拷贝的方式,先申请空间,再复制内容

Computer::Computer(const Computer & rhs)
: _brand(new char[strlen(rhs._brand) + 1]())
, _price(rhs._price)
{
strcpy(_brand, rhs._brand);
}

拷贝构造函数的调用时机

1. 当使用一个已经存在的对象初始化另一个同类型的新对象时
2. 当函数参数(实参和形参的类型都是对象),形参与实参结合时(实参初始化形参)
—— 为了避免这次不必要的拷贝,可以使用引用作为参数

注意:类内拷贝构造函数必须对形参使用使用,否则会陷入对拷贝的递归调用导致栈溢出。

3. 当函数的返回值是对象,执行return语句时(编译器有优化)。
——为了避免这次多余的拷贝,可以使用引用作为返回值,但一定要确保返回值的生命
周期大于函数的生命周期

拷贝构造函数的形式探究

拷贝构造函数是否可以去掉引用符号?

Point(const Point  rhs)
—— 类名(const 类名) 形式,首先编译器不允许这样写,直接报错
如果拷贝函数的参数中去掉引用符号,进行拷贝时调用拷贝构造函数的过程中会发生“实参
和形参都是对象,用实参初始化形参”(拷贝构造第二种调用时机),会再一次调用拷贝构
造函数。形成递归调用,直到栈溢出,导致程序崩溃。

拷贝构造函数是否可以去掉const?

Point(Point & rhs)—— 类名(类名 &) 形式
编译器不会报错
加const的第一个用意:为了确保右操作数的数据成员不被改变
加const的第二个用意:为了能够复制临时对象的内容,因为非const引用不能绑定临时变量(右值)

先看一个简单的示例,看看什么是临时的变量或对象:

参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/165391845

#include <iostream>
using namespace std;void f(int &a){cout << "f(" << a  << ") is being called" << endl;
}void g(const int &a){cout << "g(" << a << ") is being called" << endl;
}int main(){int a = 3, b = 4;f(a + b);  //编译错误,把临时变量作为非const的引用参数,传递给int &a了g(a + b);  //OK,把临时变量作为const&传递是允许的
}

上面的两个调用之前,a+b的值会存在一个临时变量中,因为a+b是一个表达式,本质上属于一个没有名字的变量,编译器会自动生成一个临时变量储存a+b的值,当把这个临时变量传给f时,由于f的声明中,参数是int&,不是常量引用,所以产生以下编译错误:

error: invalid initialization of non-const reference of type 'int&' from a temporary of type 'int'

那么临时变量跟引用有什么关系?C++语法规定,const引用可以绑定右值,非const引用不能绑定右值。这里什么是左值和右值?

通俗的说,可以取地址的变量称为左值,反之则为右值。临时变量,匿名变量,临时对象,匿名对象他们在内存中并没有实际的内存分配,绝大多数情况下属于右值。对于没有实际存在于内存中的变量或对象,不允许直接对其进行引用,因为编译器认为引用的对象必须是内存中实体,面对这种情况,必须加const进行常量引用。

补充:【临时变量】不能作为【非const引用参数】,不是因为他是常量,而是因为c++编译器的一个关于语义的限制。如果一个参数是以非const引用传入,c++编译器就有理由认为程序员会在函数中修改这个值,并且这个被修改的引用在函数返回后要发挥作用。但如果你把一个临时变量当作非const引用参数传进来,由于临时变量的特殊性,程序员并不能操作临时变量,而且编译器认为临时变量不会常驻内存,随时可能被释放掉,所以,一般说来,修改一个临时变量是毫无意义的,据此,c++编译器加入了临时变量不能作为非const引用的这个语义限制,意在限制这个非常规用法的潜在错误。

回到之前的拷贝构造函数,由之前的疑问可以得出,拷贝构造函数必须让对象包含引用符号。

又因非const引用不能绑定临时变量,所以对于拷贝构造函数必须进行const引用。

对于下图中的示例,右边的Computer实际并未被完全实例化,就直接拷贝给了pc3对象,属于一个临时对象,这条语句执行完就被释放掉了。所以必须是const引用。

http://www.dtcms.com/a/363081.html

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