cpp_07_类型转换构造_析构函数_深拷贝_静态成员

1  类型转换构造函数

1.1  why?

        基本类型之间的转换,编译器内置转换规则:int -> double

        类类型之间的转换,编译器不知道转换规则,需要用户提供:Cat -> Dog

// consconv_why.cpp 为什么需要自定义转换
#include <iostream>
using namespace std;class Cat {
public:Cat( const char* name ) : m_name(name) {//【string m_name(name);】}void talk( ) {cout << m_name << ": 喵喵~~~" << endl;}
private:string m_name;
};class Dog {
public:Dog( const char* name ) : m_name(name) {//【string m_name(name);】}void talk( ) {cout << m_name << ": 汪汪~~~" << endl;}
private:string m_name;
};
// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {Cat smallwhite("小白");smallwhite.talk( );Dog bigyellow = smallwhite; // Cat --> Dogreturn 0;
}

1.2  理论

        class   目标类型 {

                   目标类型 ( const  源类型&  src ) { ... }  // 类型转换构造函数

                    };

        用于:

        1)利用一个已定义的对象,来定义另一个不同类型的对象

        2)实现从源类型到目标类型的隐式类型转换 

        通过explicit关键字,可以强制  这种通过类型转换构造函数实现的类型转换  必须通过静态转换显示地进行:

        class  目标类型 {

                explicit  目标类型 ( const  源类型&  src ) { ... };

        };

// consconv.cpp
// 类型转换构造函数 -- 指定 源类型 到 目标类型 的 转换规则
#include <iostream>
using namespace std;class Cat {
public:explicit Cat( const char* name ) : m_name(name) { // 类型转换构造函数//【string m_name(name);】cout << "Cat类的类型转换构造函数被调用" << endl;}void talk( ) {cout << m_name << ": 喵喵~~~" << endl;}
private:string m_name;friend class Dog; // 友元声明
};class Dog {
public:Dog( const char* name ) : m_name(name) { // 类型转换构造函数//【string m_name(name);】}explicit Dog( const Cat& c ) : m_name(c.m_name) { // 类型转换构造函数(Cat-->Dog的转换规则)//【string m_name=c.m_name;】cout << "Dog类的类型转换构造函数被调用" << endl;}void talk( ) {cout << m_name << ": 汪汪~~~" << endl;}
private:string m_name;
};
// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {
//  Cat smallwhite("小白"); // 定义smallwhite,利用smallwhite.Cat("小白")->类型转换构造函数//  Cat smallwhite = "小白"; // 定义 匿名Cat类对象,利用 匿名Cat类对象.Cat("小白")->隐式转换// Cat smallwhite=匿名Cat类对象-->克隆Cat smallwhite = static_cast<Cat>("小白"); // 定义 匿名Cat类对象,利用 匿名Cat类对象.Cat("小白")->静态转换// Cat smallwhite=匿名Cat类对象-->克隆smallwhite.talk( );//    Dog bigyellow(smallwhite); // 定义bigyellow,利用bigyellow.Dog(smallwhite)->类型转换构造函数//    Dog bigyellow = smallwhite; // 定义 匿名Dog类对象,利用 匿名Dog类对象.Dog(smallwhite)->隐式类型转换// Dog bigyellow = 匿名Dog类对象-->克隆Dog bigyellow = static_cast<Dog>(smallwhite); // 定义 匿名Dog类对象,利用 匿名Dog类对象.Dog(smallwhite)->静态类型转换// Dog bigyellow = 匿名Dog类对象-->克隆bigyellow.talk( );return 0;
}

2  析构函数

2.1  理论

        析构函数的函数名就是在类名前面加“~”,没有返回类型没有参数,不能重载。

        在销毁对象之前一刻自动被调用,且仅被调用一次 :

                - 对象离开作用域

                - delete操作符

        作用:销毁  对象的各个成员变量 

        如果一个类没有定义析构函数,那么编译器会为其提供一个默认的析构函数:

                - 对基本类型的成员变量,什么也不做。

                - 对类类型的成员变量,调用相应类型的析构函数。

                - 销毁 对象的各个成员变量 

2.2  析构过程

        

        对象的销毁过程:

        1)调用析构函数

                - 执行自己在析构函数中书写的代码 

                - 利用类成员变量调用相应的析构函数 

                - 释放对象的各成员变量所占内存空间 

        2)释放整个对象所占用的内存空间 

// 析构函数
#include <iostream>
using namespace std;class Human {
public:
//  如果类没有提供任何构造函数,编译器将提供一个无参的构造函数
/*  Human() {【int m_age;】定义m_age,初值为随机数【string m_name;】定义m_name,利用m_name.string()}*/Human( int age=0, const char* name="无名" ) : m_age(age),m_name(name) {//【int m_age=age;】定义m_age,初值为age//【string m_name(name);】定义m_name,利用m_name.string(name)cout << "Human类缺省构造函数被调用" << endl;}
//  如果类没有提供拷贝构造函数,编译器将提供一个默认的拷贝构造函数
/*  Human( const Human& that ) { 【int m_age=that.m_age;】定义m_age,初值为that.m_age【string m_name(that.m_name);】定义m_name,利用m_name.string(that.m_name)-->string类拷贝构造函数}*/Human( const Human& that ) : m_age(that.m_age), m_name(that.m_name) { //【int m_age=that.m_age;】定义m_age,初值为that.m_age//【string m_name(that.m_name);】定义m_name,利用m_name.string(that.m_name)cout << "Human类拷贝构造函数被调用" << endl;}
//  如果类没有提供拷贝赋值函数,编译器将提供一个默认的拷贝赋值函数
/*  Human& operator=( const Human& that ) {this->m_age = that.m_age;this->m_name = that.m_name; // this->m_name.operator=(that.m_name)-->string类的拷贝赋值函数return *this;}*/Human& operator=( const Human& that ) {// 编译器不会再拷贝赋值函数中塞任何操作cout << "Human类的拷贝赋值函数被调用" << endl;this->m_age = that.m_age;this->m_name = that.m_name; // this->m_name.operator=(that.m_name)-->string类的拷贝赋值函数return *this;}
//  如果类没有提供析构函数,编译器将提供一个默认的析构函数
/*  ~Human() {对于基本类型成员变量m_age,什么都不做对于类类型成员变量m_name,利用 m_name.~string()释放 m_age/m_name 本身所占内存空间}*/~Human() {cout << "Human类的析构函数被调用" << endl;// 对于基本类型成员变量m_age,什么都不做// 对于类类型成员变量m_name,利用 m_name.~string()// 释放 m_age/m_name 本身所占内存空间}void getinfo( ) {cout << "姓名: " << m_name << ", 年龄: " << m_age << endl;}
private:int m_age; // 基本类型的成员变量string m_name; // 类类型的成员变量
};// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {Human h; // 定义h,利用h.Human()-->h维护的内容为(无名,0)h.getinfo( );Human h2(22,"张飞"); // 定义h2,利用h2.Human(22,"张飞")-->h2维护的内容为(张飞,22)h2.getinfo();Human h3(h2); // = h2; // 定义h3,利用h3.Human(h2)-->触发拷贝构造函数h3.getinfo();Human h4; // 定义h4,利用h4.Human()-->h4维护的内容为(无名,0)cout << "h4被赋值前---";h4.getinfo();h4 = h3; // h4.operator=(h3)-->触发拷贝赋值函数cout << "h4被赋值后---";h4.getinfo();cout << "------------main will be over----------------" << endl;return 0;
} //(1) h.~Human() h2.~Human() h3.~Human() h4.~Human() (2)释放h/h2/h3/h4本身所占的内存空间

2.3  has to

        通常情况下,若对象在其声明周期的最终时刻,并不持有任何动态分配的资源,可以不定义析构函数。

        若对象在其声明周期的最终时刻,持有动态资源,则必须定义析构函数,释放对象所持有的动态资源。

// hastodes必须自己写析构函数的情况 -- 对象临死时,持有动态资源
#include <iostream>
using namespace std;class A {
public:A(int i) : m_i(i), m_p(new int), m_f(open("./file", O_CREAT|O_RDWR,0644)) {//【int m_i=i;】定义m_i,初值为i//【int* m_p=new int;】定义m_p,初值为指向一块堆内存(动态资源)//【int m_f=open(...);】定义m_f,初值为文件描述符-->文件表等内核结构(动态资源)}~A() {delete m_p;close( m_f ); // 动态资源需要自己写代码释放// 释放m_i / m_p / m_f 本身所占内存空间}/* 默认析构函数~A() {释放m_i / m_p / m_f 本身所占内存空间}*/
private:int m_i;int* m_p;int m_f;
};
// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {A a; // 定义a,利用a.A()return 0;
} // a.~A()  释放a本身所占内存空间

        析构函数的功能并不局限在释放资源上,它还可以执行  我们希望在  对象被释放之前  执行的任何操作。 

3  深拷贝

3.1  浅拷贝缺陷

        如果类不提供拷贝构造,编译器将提供默认的拷贝构造。

        无论是  拷贝构造  还是  拷贝赋值,其默认实现,对任何类型的指针成员都是简单地复制地址,而并不复制地址指向的数据,这种情况称为浅拷贝。(左图)

        为了获得完整意义上的对象副本,必须自己定义  拷贝构造  和  拷贝赋值,针对指针型成员变量做深拷贝。(右图)

           

// copybytes_pre.cpp 类中有指针成员,默认拷贝构造 会有浅拷贝缺陷
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
// 模拟C++标准的string类 实现自己的String类
class String {
public:String( const char* psz="" ) : m_psz(new char[strlen(psz)+1]) {//【char* m_psz=new char[strlen(psz)+1];】// 动态资源strcpy( m_psz, psz );}~String( /* String* this */ ) {delete[] this->m_psz;// 释放 m_psz 本身所占内存空间}char* c_str() { return m_psz; }
//  默认的拷贝构造
/*  String( const String& that ) {【char* m_psz = that.m_psz;】只复制了地址,没有复制地址指向的数据-->浅拷贝}*/ 
private:char* m_psz;
};
// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {String s1("hello");cout << "s1:" << s1.c_str() << ", s1中的m_psz指向的堆内存的地址: " << (void*)s1.c_str() << endl;String s2(s1); // = s1; 定义s2,利用s2.String(s1)-->拷贝构造函数cout << "s2:" << s2.c_str() << ", s2中的m_psz指向的堆内存的地址: " << (void*)s2.c_str() << endl;return 0;
} // s1.~String()  s2.~String() 

        相对于拷贝构造,拷贝赋值需要做更多的工作:

                - 避免自赋值

                - 分配新资源

                - 拷贝新内容

                - 释放旧资源

                - 返回自引用

// copybytes.cpp 类中有指针成员,默认拷贝构造 会有浅拷贝缺陷
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
// 模拟C++标准的string类 实现自己的String类
class String {
public:String( const char* psz="" ) : m_psz(new char[strlen(psz)+1]) {//【char* m_psz=new char[strlen(psz)+1];】// 动态资源strcpy( m_psz, psz );}~String( /* String* this */ ) {delete[] this->m_psz;// 释放 m_psz 本身所占内存空间}char* c_str() { return m_psz; }
//  默认的拷贝构造
/*  String( const String& that ) {【char* m_psz = that.m_psz;】只复制了地址,没有复制地址指向的数据-->浅拷贝}*/// 深拷贝构造函数String( const String& that ) : m_psz(new char[strlen(that.m_psz)+1]) {//【char* m_psz = new char[strlen(that.m_psz)+1];】strcpy( m_psz, that.m_psz ); // 不复制地址,复制地址指向的数据-->深拷贝}/* 默认拷贝赋值函数String& operator=( const String& that ) {this->m_psz = that.m_psz; // 只复制了地址,没有复制地址指向的数据-->浅拷贝return *this;}*/// 深拷贝赋值函数String& operator=( const String& that ) {if( this != &that ) { // 防止自赋值delete[] this->m_psz; // 释放旧资源this->m_psz = new char[strlen(that.m_psz)+1]; // 分配新资源strcpy( this->m_psz, that.m_psz ); // 拷贝新内容}return *this; // 返回自引用}
private:char* m_psz;
};
// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {String s1("hello");cout << "s1:" << s1.c_str() << ", s1中的m_psz指向的堆内存的地址: " << (void*)s1.c_str() << endl;String s2(s1); // = s1; 定义s2,利用s2.String(s1)-->拷贝构造函数cout << "s2:" << s2.c_str() << ", s2中的m_psz指向的堆内存的地址: " << (void*)s2.c_str() << endl;String s3; // 定义s3,利用s3.String()-->s3维护一个字节堆内存('\0')s3 = s2; // s3.operator=(s2)cout << "s3:" << s3.c_str() << ", s3中的m_psz指向的堆内存的地址: " << (void*)s3.c_str() << endl;return 0;
} // s1.~String()  s2.~String() 

3.2  建议

        1)只有类中有指针型成员变量,才会涉及深浅拷贝的问题,因此应尽量避免使用指针型成员变量。

        2)如果确实无法实现完整意义上的  深拷贝拷贝构造  和  深拷贝拷贝赋值,可将它们私有化,禁止用户使用。

4  静态成员

4.1  静态成员变量

        静态成员变量  不属于对象  而  属于类

                - 静态成员变量不包含在对象中,进程级生命期

                - 静态成员变量的定义和初始化,只能在  类的外部  而不能在构造函数中进行。

                - 静态成员变量依然受  类作用域  和  访问控制限定符  的约束。

                - 访问静态成员变量,既可以通过  类  也可以通过  对象。

                - 静态成员变量为该类的所有对象实例所共享

// static.cpp 类的静态成员变量
#include <iostream>
using namespace std;// 普通成员变量:属于对象,对象的生命期      静态成员变量:不属于对象,进程级生命期
class A {
public:A() {//【int m_i;】}int m_i; // 声明static int m_si; // 声明
};
int A::m_si = 0; // 全局域中定义-->进程级生命期
// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {A a, b; // 静态成员变量没有保存在对象内部-->不属于对象cout << "a对象的大小:" << sizeof(a) << endl; // 4cout << "b对象的大小:" << sizeof(b) << endl; // 4A::m_si = 888; // 静态成员受到类作用域的约束 也受到访问控制限定符的约束-->属于类a.m_si = 999; // A::m_si=999;cout << "b.m_si=" << b.m_si << endl; // A::m_si// 类的静态成员变量,被该类的所有对象共享return 0;
}

4.2  静态成员函数

        静态成员函数  不属于对象  而  属于类

                - 静态成员函数没有this指针,也没有常属性  

                - 静态成员函数依然受  类作用域  和  访问控制限定符的约束

                - 访问静态成员函数,既可以通过  类  也可以通过  对象。

                -静态成员函数只能访问静态成员,而非静态成员函数可以访问所有成员。

// static.cpp 类的 静态成员变量 和 静态成员函数
#include <iostream>
using namespace std;// 普通成员函数:必须利用对象来调用      静态成员函数:不是必须利用对象来调用
class A {
public:int m_i; // 普通成员变量void foo( /* const A* this */ ) const { // 普通成员函数cout << "foo is invoked" << endl;cout << m_i << endl; // okcout << m_si << endl;// okbar();               // ok
//      以上三行代码证明 非静态成员函数 即可访问非静态成员 也可访问 静态成员(不挑食)}static int m_si; //静态成员变量static void bar( /*无this指针*/ ) /*const*/ { // 静态成员函数cout << "bar is invoked" << endl;cout << m_si << endl; // ok
//      cout << m_i << endl;  // error
//      foo();                // error
//      以上三行代码证明 静态成员函数 只能访问 静态成员,不能访问非静态的普通成员(挑食)}
};
int A::m_si = 0; // 全局域中定义-->进程级生命期
// 模拟类的设计者(类库、别人设计的类、自己设计的类)
// --------------------------------
// 模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {A a, b;a.foo(); // foo(&a);b.foo(); // foo(&b);A::bar(); // 受到类作用域的约束 也受到访问控制限定符的约束-->属于类a.bar(); // A::bar();b.bar(); // A::bar();return 0;
}

4.3  总结

                                                

        事实上,类的静态成员变量和静态成员函数,更像是普通的全局变量和全局函数,

        只是多了一层类作用域和访问控制限定符的约束,

        相当于  具有成员访问属性的全局变量和全局函数。

5  类  扩充

        空类对象的大小是1个字节。

        类中不能包含  本类对象  作为  普通成员变量;

        类中可以包含  本类对象  作为  静态成员变量。

// class_add
#include <iostream>
using namespace std;
/*
class A { // 空类
};
int main( void ) {A a; // 空类对象占1个字节内存(1个字节的垃圾数据)A& ra = a;cout << "空类对象a的大小: " << sizeof(a) << endl;return 0;
}
*/class A {
public:int m_i;
//  A m_a; // errorstatic A m_sa; // ok
};
int main( void ) {A a; // 定义a(给a分配内存空间)cout << "对象a的大小: " << sizeof(a) << endl;return 0;
}

6  单例模式

        要求:设计一个类,要求用户在使用这个类时仅有一个实例(只能出现一个对象):

        class  Singleton {

                // 设计这个类

        };

        int  main(void) {

                // 用户这里只能出现一个Singleton类对象,不能出现第二个

                return  0;

        }

        

        实现方法:

        1)将  包括类的拷贝构造函数在内的所有构造函数 私有化,防止user在类的外部创建对象。

        2)唯一的对象由类的设计者来创建

        3)提供公有静态成员函数getInstance()使用户可以获取到唯一对象。

        单例分类:

        1)饿汉式:无论用不用,程序启动即创建  hungry.cpp

        2)懒汉式:用的时候创建,不用了即销毁  lazy.cpp

// hungry_singleton.cpp
// 单例模式--要求设计一个类型,用户在使用这个类时只能出现一个对象
#include <iostream>
using namespace std;
// 恶汉式单例
class Singleton {
public://4        //5static Singleton& getInstance( ) {return s_instance;}
private:Singleton( ) {} // 1Singleton( const Singleton& that ) {} // 6static Singleton s_instance; // 2 唯一对象
};Singleton Singleton::s_instance; // 3// 以上代码模拟类的设计者
// -----------------------
// 以下代码模拟类的使用者
int main( void ) {Singleton& s1 = Singleton::getInstance( );Singleton& s2 = Singleton::getInstance( );Singleton& s3 = Singleton::getInstance( );cout << "&s1: " << &s1 << ", &s2: " << &s2 << ", &s3: " << &s3 << endl;return 0;
}

// lazy_singleton.cpp
// 单例模式:设计一个类,保证用户在使用这个类时,只能出现一个对象
#include <iostream>
using namespace std;
// 懒汉式单例:单例高级实现手法
class Singleton {
public:static Singleton& getInstance( ) {if( s_instance==NULL ) {s_instance = new Singleton; // 唯一的对象cout << "创建了唯一的对象" << endl;}++s_counter;return *s_instance;}void releaseInstance( ) {if( --s_counter == 0 ) {delete s_instance;s_instance = NULL;cout << "销毁了唯一的对象" << endl;}}
private:Singleton() {} Singleton( const Singleton& that ) {} static Singleton* s_instance; // 并不是唯一对象,仅仅是一个指针而已static int s_counter; // 计数功能
};Singleton* Singleton::s_instance = NULL; // 程序刚刚时,唯一的对象不存在 
int Singleton::s_counter = 0;// 以上的代码模拟类的设计者(例如:类库、被人设计的类、自己的设计的类)
// -------------------------------------
// 以下的代码模拟用户(使用类的人)
int main( void ) {Singleton& s1 = Singleton::getInstance(); // 第一次调用getInstance函数时,创建唯一的对象Singleton& s2 = Singleton::getInstance(); // 以后再调用getInstance函数时,返回第一次调用时创建的对象Singleton& s3 = Singleton::getInstance(); // ...cout << "&s1: " << &s1 << ", &s2: " << &s2 << ", &s3: " << &s3 << endl;s1.releaseInstance( ); //s2.releaseInstance( ); // s3.releaseInstance( ); // 最后一次调用releaseInstance才将对象销毁return 0;
}

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JProfiler允许你对运行中的Java应用程序进行实时性能分析。它提供了丰富的统计数据、图表和概览&#xff0c;帮助你了解应用程序的CPU使用情况、内存使用情况、线程活动等。你可以追踪和识别性能瓶颈&#xff0c;并快速定位问题所在。 内存分析&#xff1a;软件提供了强大的内…

❀My小学习之排序算法❀

目录 排序算法&#xff08;Sorting algorithm&#xff09;:) 一、定义 二、分类 三、评价标准 排序算法&#xff08;Sorting algorithm&#xff09;:) 一、定义 所谓排序&#xff0c;就是使一串记录&#xff0c;按照其中的某个或某些关键字的大小&#xff0c;递增或递减的…

Win10 + 4090显卡配置深度学习环境 + gaussian-splatting配置 + 实测自己的场景

目录 1 安装Anaconda 2023.09版本 2 安装CUDA11.8 3 安装深度学习库Cudnn8.6.0 4 安装VSCODE2019 5 安装Colmap3.8 6 安装git 7 安装Python3.10 Pytorch2.0.0 7 安装项目 8 采集数据 8.1 IPhone 14 pro 拍摄30张照片左右 做预处理 8.2 生成colmap位姿等信息 8.3 开…

YOLOv5改进 | 主干篇 | 利用SENetV2改进网络结构 (全网首发改进)

一、本文介绍 本文给大家带来的改进机制是SENetV2&#xff0c;其是2023.11月的最新机制(所以大家想要发论文的可以在上面下点功夫)&#xff0c;其是一种通过调整卷积网络中的通道关系来提升性能的网络结构。SENet并不是一个独立的网络模型&#xff0c;而是一个可以和现有的任何…

StackOverflowError的JVM处理方式

背景&#xff1a; 事情来源于生产的一个异常日志 Caused by: java.lang.StackOverflowError: null at java.util.stream.Collectors.lambda$groupingBy$45(Collectors.java:908) at java.util.stream.ReduceOps$3ReducingSink.accept(ReduceOps.java:169) at java.util.ArrayL…

构建安全防线:SDLC中的供应链攻击防范最佳实践与Log360解决方案

在过去的12个月里&#xff0c;有10家公司发现了软件供应链风险。供应链中依赖关系的增加扩大了对手的攻击面。这也导致威胁行为者将注意力从仅影响最终用户的下游链转移到上游链&#xff0c;影响供应商、客户和最终用户。因此&#xff0c;让我们立即讨论如何使你的SOC团队在产品…

搭建简单的GPT聊天机器人

目录 第一步 进行语料库读取、文本预处理&#xff0c;完成data_utls.py 第二步 进行Seq2Seq模型的构建&#xff0c;完成Seq2Seq.py 第三步 进行模型参数设置、加载词典和数据、数据准备、GPU设置、构建优化器和损失函数&#xff0c;进行模型的训练和测试&#xff0c;完成…