C++中如何實現對象初始化操作代碼

這篇文章給大家分享的是有關C++中如何實現對象初始化操作代碼的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

當對象在創建時獲得了一個特定的值，我們說這個對象被初始化。初始化不是賦值，初始化的含義是創建變量賦予其一個初始值，而賦值的含義是把當前值擦除，而以一個新值來替代。對象初始化可以分為默認初始化、直接初始化、拷貝初始化以及值初始化。

// new edit on 2020.7.23
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

class ClassTest {
 public:

  //定義默認構造函數
  ClassTest()  
  {
    c[0] = '\0';
    cout << "1) ClassTest()" << endl;
  }

  // 直接初始化
  ClassTest(const char* pc)  
  {
    strcpy_s(c, pc);
    cout << "2) ClassTest (const char *pc)" << endl;
  }

  //復制/拷貝構造函數
  ClassTest(const ClassTest& ct)  
  {
    strcpy_s(c, ct.c);
    cout << "3) ClassTest(const ClassTest& ct)" << endl;
  }

  //重載賦值操作符
  ClassTest& operator=(const ClassTest& ct)  
  {
    strcpy_s(c, ct.c);
    cout << "4) ClassTest& operator=(const ClassTest &ct)" << endl;
    return *this;
  }

 private:
  char c[256];
};

ClassTest func(ClassTest temp) { return temp; }

int demo_test() {
  cout << "ct1: ";
  ClassTest ct1("ab");  // 直接初始化
  cout << "ct2: ";
  ClassTest ct2 = "ab"; // 直接初始化

  /*
  輸出說明：關于編譯優化：

  ClassTest ct2 = "ab";
  它本來是要這樣來構造對象的：
  首先,調用構造函數ClassTest(const char *pc)函數創建一個臨時對象。
  然后,調用復制構造函數，把這個臨時對象作為參數，構造對象ct2。然而，編譯也發現，復制構造函數是
  公有的，即你明確地告訴了編譯器，你允許對象之間的復制，而且此時它發現可以通過直接調用重載的
  構造函數ClassTest(const char *pc)來直接初始化對象，而達到相同的效果，所以就把這條語句優化為
  ClassTest ct2（"ab"）。
  */
  cout << "ct3: ";
  ClassTest ct3 = ct1;  // 復制初始化
  cout << "ct4: ";
  ClassTest ct4(ct1);   // 復制初始化
  cout << "ct5: ";
  ClassTest ct5 = ClassTest();  // 默認構造函數
  
  cout << "\nct6: "; // 依次調用 1)、2）、4），即默認、直接、重載
  ClassTest ct6;  
  ct6 = "caoyan is a good boy!"; 

  cout << "\nct7: ";  
  ClassTest ct7;  // 依次調用 1)、3）、3）、4）
  ct7 = func(ct6);

  return 0;
}

old code:

// （1）默認初始化
int i1;//默認初始化，在函數體之外(初始化為0)  


int f(void)  
{  
int i2;//不被初始化，如果使用此對象則報錯  
}  

string empty;//empty非顯示的初始化為一個空串，調用的是默認構造函數  

// （2）拷貝初始化
string str1(10,'9');//直接初始化  
string str2(str1);//直接初始化  
string str3 = str1;//拷貝初始化  

 // （3）值初始化
vector<int> v1(10);//10個元素，每個元素的初始化為0  
vector<string> v2(10);//10個元素，每個元素都為空   

int *pi = new int;//pi指向一個動態分配的，未初始化的無名對象  
string *ps = new string;//初始化為空string  
int *pi = new int;//pi指向一個未初始化的int  

int *pi = new int(1024);//pi指向的對象的值為1024  
string *ps = new string(10,'9');//*ps為"9999999999"  


string *ps1 = new string;//默認初始化為空string  
string *ps2 = new string();//值初始化為空string  
int *pi1 = new int;//默認初始化  
int *pi2 = new int();//值初始化為0

1、C++ Copy初始化

在《inside the c++ object model》一書中談到copy constructor的構造操作，有三種情況下，會以一個object的內容作為另一個object的初值：

• 第一種情況：XXaa=a;第二種情況：XXaa(a);

• 第三種情況：externfun(XXaa);fun(a)函數調用

• 第四種情況：XXfun(){...};XXa=fun();函數返回值的時候

下面我們就上述的四種情況來一一驗證

#include <iostream>
using namespace std;

class ClassTest {
public:
  ClassTest() //定義默認構造函數
  {
    c[0] = '\0';
    cout << "ClassTest()" << endl;
  }
  ClassTest(const char *pc) // 直接初始化
  {  
    strcpy_s(c, pc);
    cout << "ClassTest (const char *pc)" << endl;
  }
  ClassTest(const ClassTest &ct) //復制構造函數
  {
    strcpy_s(c, ct.c);
    cout << "ClassTest(const ClassTest& ct)" << endl;
  }
  ClassTest &operator=(const ClassTest &ct)  //重載賦值操作符
  {
    strcpy_s(c, ct.c);
    cout << "ClassTest& operator=(const ClassTest &ct)" << endl;
    return *this;
  }

private:
  char c[256];
};

ClassTest func(ClassTest temp) { return temp; }

int main() {
  cout << "ct1: ";
  ClassTest ct1("ab"); //直接初始化
  cout << "ct2: ";
  ClassTest ct2 = "ab"; //復制初始化
  /*輸出說明：
  ClassTest ct2 = "ab";
  它本來是要這樣來構造對象的：
  首先,調用構造函數ClassTest(const char *pc)函數創建一個臨時對象。
  然后,調用復制構造函數，把這個臨時對象作為參數，構造對象ct2。然而，編譯也發現，復制構造函數是
  公有的，即你明確地告訴了編譯器，你允許對象之間的復制，而且此時它發現可以通過直接調用重載的
  構造函數ClassTest(const char *pc)來直接初始化對象，而達到相同的效果，所以就把這條語句優化為
  ClassTest ct2（"ab"）。
  */
  cout << "ct3: ";
  ClassTest ct3 = ct1; //復制初始化
  cout << "ct4: ";
  ClassTest ct4(ct1); //直接初始化
  cout << "ct5: ";
  ClassTest ct5 = ClassTest(); //復制初始化
  cout << "ct6: ";
  ClassTest ct6; //復制初始化
  ct6 = "caoyan is a good boy!";
  cout << "ct7: ";
  ClassTest ct7;
  ct7 = func(ct6);
  return 0;
}

測試結果：

我們可以看到，比較復雜的是ct6和ct7,其中ct6還是比較好理解的，ct7這種情況比較難懂，為什么會有兩個拷貝構造函數的調用？？？？

第一次拷貝構造函數的調用：第一次很簡單，是因為函數參數的傳遞，將ct6作為參數傳遞給temp，用ct6的值初始化temp會調用拷貝構造函數；

第二次拷貝構造函數的調用：因為要返回一個ClassTest對象，我們的編譯器怎么做？？？？首先它將temp對象拷貝到func函數的上一級棧幀中，它的上一級棧幀是main函數的棧幀，那么當函數返回時，參數出棧，temp對象的內存空間就會被收回，但是它的值已經被拷貝到main棧幀的一個預留空間中，所以從temp到預留空間的拷貝也是調用拷貝構造函數，最后一步就是給ct7賦值，毫無疑問調用賦值構造函數；對棧幀不同的同學可以看看《程序員的自我修養》一書，里面講得很詳細！

2、初始化列表、構造函數與=賦值之間的區別

總所周知，C++對象在創建之時，會由構造函數進行一系列的初始化工作。以沒有繼承關系的單個類來看，除了構造函數本身的產生與指定，還涉及到初始化步驟，以及成員初始化方式等一些細節，本篇筆記主要對這些細節進行介紹，弄清C++對象在初始化過程中一些基本運行規則。

構造函數指定

通常，我們在設計一個類的時候，會為這個類編寫對應的default constructor、copy constructor、copy assignment operator，還有一個deconstructor。即便我們僅僅編寫一個空類，編譯器在編譯時仍舊會為其默認聲明一個default constructor、copy constructor、copy assignment operator與deconstructor，如果在代碼里面存在著它們的使用場景，那么這個時候編譯器才會創建它們。

class MyCppClass {}

一旦我們為一個類編寫了default constructor，那么編譯器也就不會為其默認生成default constructor，對于其他幾個函數也一樣。對于編譯器默認生成的constructor來說，它會以一定規則對每一個數據成員進行初始化。考慮到成員初始化的重要性，在編寫自己的constructor時就需要嚴謹認真了，特別是在類的派生與繼承情況下這點顯得尤為重要。對于copy constructor和assignment operator的運用場景，這里不得不多說一點，見如下代碼：

#include <iostream>
 
using std::cout;
using std::endl;
 
class MyCppClass
{
public:
    MyCppClass()
    {
        std::cout <<"In Default Constructor!" <<std::endl;
    }
 
    MyCppClass(const MyCppClass& rhs)
    {
        std::cout <<"In Copy Constructor!" <<std::endl;
    }
 
    MyCppClass& operator= (const MyCppClass& rhs)
    {
        std::cout <<"In Copy Assignment Operator!" <<std::endl;
 
        return *this;
    }
};
 
int main()
{
    MyCppClass testClass1;                 // default constructor
    MyCppClass testClass2(testClass1);     // copy constructor
    testClass1 = testClass2;               // copy assignment operator
 
    MyCppClass testClass3 = testClass1;    // copy constructor
 
    return 0;
}

執行結果：

這里需要注意的是，一般情況下我們總是以為在‘='運算符出現的地方都是調用copy assignment operator，上

面這種情況卻是個例外。也就是，當一個新對象被定義的時候，即便這個時候是使用了'='運算符，它真實調用的是初始化函數copy constructor，而不是調用copy assignment operator去進行賦值操作。

Why初始化列表

一個對象在初始化時包括了兩個步驟：

首先，分配內存以保存這個對象；

其次，執行構造函數。

在執行構造函數的時候，如果存在有初始化列表，則先執行初始化列表，之后再執行構造函數的函數體。那么，為什么會引入初始化列表呢？

C++與C相比，在程序組織上由“以函數為基本組成單位的面向過程”變遷到“基于以類為中心的面向對象”，與此同時類也作為一種復合數據類型，而初始化列表無非就是進行一些數據的初始化工作。考慮到這里，也可以較為自然的推測初始化列表與類這種數據類型的初始化有著關聯。

在引入初始化列表之后，一個類對應數據成員的初始化就存在有兩種方式。下面是類的數據成員類型分別為內置類型、自定義類型時的一個對比。 

// 數據成員類型為內置類型
class MyCppClass
{
public:
    // 賦值操作進行成員初始化
    MyCppClass 
    {
        counter = 0;
    }
    
    // 初始化列表進行成員初始化
    MyCppClass : counter(0)
    {
    }

private:
    int    counter;
}

當類的數據成員類型為內置類型時，上面兩種初始化方式的效果一樣。當數據成員的類型同樣也為一個類時，初始化的過程就會有不一樣的地方了，比如：

// 數據成員類型為自定義類型：一個類
class MyCppClass
{
public:
    // 賦值操作進行成員初始化
    MyCppClass(string name) 
    {
        counter = 0;
        theName = name;
    }

    // 初始化列表進行成員初始化
    MyCppClass : counter(0), theName(name)
    {
    }

private:
    int    counter;
    string theName;
}

在構造函數體內的theName = name這條語句，theName先會調用string的default constructor進行初始化，之后再調用copy assignment opertor進行拷貝賦值。而對于初始化列表來說，直接通過copy constructor進行初始化。

明顯起見，可以通過如下的代碼進行測試。

#include <iostream>
#include <string>
 
class SubClass
{
public:
    SubClass()
    {
        std::cout <<" In SubClass Default Constructor!" <<std::endl;
    }
 
    SubClass(const SubClass& rhs)
    {
        std::cout <<" In SubClass Copy Constructor!" <<std::endl;
    }
 
    SubClass& operator= (const SubClass& rhs)
    {
        std::cout <<" In SubClass Copy Assignment Operator!" <<std::endl;
 
        return *this;
    }
};
 
class BaseClass
{
public:
    BaseClass(const SubClass &rhs)
    {
        counter = 0;
        theBrother = rhs;
        std::cout <<" In BaseClass Default Constructor!" <<std::endl;
    }
 
    BaseClass(const SubClass &rhs, int cnt):theBrother(rhs),counter(cnt)
    {
        std::cout <<" In BaseClass Default Constructor!" <<std::endl;
    }
 
    BaseClass(const BaseClass& rhs)
    {
        std::cout <<" In BaseClass Copy Constructor!" <<std::endl;
    }
 
    BaseClass& operator= (const BaseClass& rhs)
    {
        std::cout <<" In BaseClass Copy Assignment Operator!" <<std::endl;
 
        return *this;
    }
private:
    int counter;
    SubClass theBrother;
};
 
int main()
{
    SubClass subClass;
 
    std::cout <<"\nNo Member Initialization List: " <<std::endl;
    BaseClass BaseClass1(SubClass);
 
    std::cout <<"\nMember Initialization List: " <<std::endl;
    BaseClass BaseClass2(SubClass, 1);
 
    return 0;
}

執行結果：

也就是，在涉及到自定義類型初始化的時候，使用初始化列表來完成初始化在效率上會有著更佳的表現。這也是初始化列表的一大閃光點。即便對于內置類型，在一些情況下也是需要使用初始化列表來完成初始化工作的，比如const、references成員變量。這里有篇筆記，對初始化列表有著非常詳盡的描述。

幾個初始化名詞

在閱讀《Accelerated C++》中文版時，總是碰到“缺省初始化”、“隱式初始化”以及“數值初始化”，最初在理解這幾個名詞的時候幾費周折，總覺得為什么一個初始化操作造出了如此多的名詞，為此沒少花時間來弄清楚它們之間的關系。

為了更好的理解它們，先對C++當中的數據類型進行簡單劃分。在C++里面，數據類型大致可以分為兩種：第一種是內置類型，比如float, int, double等；第二種是自定義類型，也就是我們常用的class, struct定義的類。在對這些類型的數據進行初始化時，差別就體現出來了：對于內置類型，在使用之前必須進行顯示的初始化，而對于自定義類型，初始化責任則落在了構造函數身上。

int x = 0;          // 顯示初始化x
SubClass subClass;  // 依賴SubClass的default constructor進行初始化

上面的名詞“缺省初始化”描述的就是當內置類型或者自定義類型的數據沒有進行顯示初始化時的一種初始化狀態。而“隱式初始化”描述的是在該狀態下面進行的具體操作方式，比如對于內置類型來說，缺省初始化狀態下進行的隱式初始化實際上是未定義的，而自定義類型的隱式初始化則依賴于其constructor。

前面提到過C++不保證內置類型的初始化，但是當內置類型在作為一個類的成員時，在某些特定的條件下該內置類型的成員會被編譯器主動進行初始化，對于這個過程也就是所謂的數值初始化。在《Accelerated C++》當中列出了如下的幾種情況：

1. 對象被用來初始化一個容器元素

2. 為映射表添加一個新元素，對象是這個添加動作的副作用

3. 定義一個特定長度的容器，對象為容器的元素

測試如下：

#include <iostream> 
#include <vector> 
#include <map> 
#include <string> 
 
using std::cout; 
using std::endl; 
using std::vector; 
using std::map; 
using std::string; 
 
class NumbericInitTestClass 
{ 
public: 
    void PrintCounter() 
    { 
        cout <<"counter = " <<counter <<endl; 
    } 
private: 
    int counter; 
}; 
 
 
int main() 
{ 
    NumbericInitTestClass tnc; 
    tnc.PrintCounter(); 
 
    map<string, int> mapTest; 
    cout <<mapTest["me"] <<endl; 
 
    vector<NumbericInitTestClass> vecNumbericTestClass(1); 
    vecNumbericTestClass[0].PrintCounter(); 
 
    return 0; 
}

對于沒有進行初始化的內置類型，是一個未定義的值2009095316，而對于2, 3種情況來說，均被初始化為0，對于第1種情況我還沒有想到合適的場景。

回過頭想想，為了書中的一些相似的名詞，去想辦法把它們湊在一起總是顯得有些牽強附會:)一些規則這里附上幾條有關初始化的基本規則，它們多來源于《Effective C++》：

1. 為內置型對象進行手工初始化，因為C++不保證初始化它們。

2. 構造函數最好使用成員初值列（member initialization list），而不要在構造函數體內使用賦值操作。初值列列出的成員變量，其排列次序應該和它們在class中聲明的次序相同。

3. C++不喜歡析構函數吐出異常。

4. 在構造函數與析構函數期間不要調用virtual函數，因為這類調用從不下降至derived class。

5. copying函數應該確保復制“對象內所有成員變量”及“所有base class成分”。

感謝各位的閱讀！關于“C++中如何實現對象初始化操作代碼”這篇文章就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，讓大家可以學到更多知識，如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到吧！