關于c中的初始化相關部分,如指針,如全局變量與局部變量默認初始化的區別,如靜態變量的默認初始化,就跳過。我們從類開始。
初始化是非常重要的工作,因為你的類(確切說是對象,程序)的執行過程就是一系列狀態變換,而初態不正確,就不可能到達正確解了。
面向對象的c++中的初始化工作,是由構造函數來完成的,在其他場景可能稱為構造器。這是大家都明白的。但是,展開來,或許您還未必清楚,如,如何設計好的默認初始化,哪些成員變量只有唯一的初始化形式,組合與繼承的初始化,資源淺拷貝問題,無名對象的問題,特殊需要的初始化(實例對象須唯一化)等等。我將在vc7.0上調試程序,每次調試一個,談一個問題,試圖給您解釋清楚。愿于您有所幫助。
這次就說說好的初始化過程與靜態成員的初始化。
不管程序員如何,面向對象的c++中初始化工作是必須的!!你寫了一個類,沒有寫構造函數,但是,系統會“暗暗的”給你一個系統默認的構造函數,在實例化對象的時候它就會工作---要知道,一旦你自己定義了構造函數,系統就不會再提供默認構造函數。
問題是,我們應該定義自己的構造函數。否則,系統多半是無法達到正確的初始狀態的!
定義好的構造函數,應該是給出多版本的構造函數,作好安全檢查工作。我們下面給出一個例子,由c++締造者的例子改動邇來。
需要一個類,日期Date,它有成員變量day,month,year,執行一些相關操作。如何進行初始化工作?我們或許會見到下面的代碼:
//
class Date {
int d,m,y;
public:
Date(int dd=0,int mm=0,int yy=0)
{
d=dd;
m=mm;
y=yy;
}

//
};
//

這樣的程序沒有語法錯誤,可以工作,但不是正確工作。下面這個語句會怎么樣呢?
Date oneday(-2,10,2002);
作簡單的檢查,如下面的代碼部分。也是于事無補的。如對下面的語句仍然是無能為力的:
Date oneday(29,2,1981);

//
class Date {
int d,m,y;
public:
Date(int dd=0,int mm=0,int yy=0)
{
if(dd>=0&&yy>=0&&mm>=0&&m<=31){//???
d=dd;
m=mm;
y=yy;
}
//else ???
}

//
};
//


更何況,我們可能會需要用string來初始化,用char *指針來初始化:
string s="29/2/1981";
char *p="29/2/1981";
應該怎么辦呢?我想你有必要好好審視你的初始化工作了?。。?/p>
我們來看一個設計實例:
Date oneday(29,2,1981);

//
class Date {
int d,m,y;
public:
Date(int dd=0,int mm=0,int yy=0)
{
if(dd>=0&&yy>=0&&mm>=0&&m<=31){//???
d=dd;
m=mm;
y=yy;
}
//else ???
}

//
};
//


我們來看看實現部分:
//date.cpp
#include "date.h"
#using <mscorlib.dll>

//靜態成員的初始化
Date Date::default_date(4,feb,1981);

Date::~Date(void)
{
}
//詳盡的初始化工作的例子
Date::Date(int dd, Month mm, int yy)
{
//(1)
if(dd==0) dd=default_date.day();//test d=default_date.day()
if(mm==0) mm=default_date.month();//test m=default_date.month()
if(yy==0) yy=default_date.year();//test y=default_date.year()
int max;

switch(mm)
{
case feb:
max=28+leapyear(yy);
break;
case apr:case jun:case sep:case nov:
max=30;
break;
case jan:case mar:case may:case jul:case aug:case oct:case dec:
max=31;
break;
default:
throw Bad_date();
}
if(dd<1||max<dd||yy<0) throw Bad_date();

y=yy;
m=mm;
d=dd;
}

void Date::set_default(int d, Month m, int y)
{
Date::default_date=Date(d,m,y);
}

int Date::day(void) const
{
return d;
}

Month Date::month(void) const
{
return m;
}

int Date::year(void) const
{
return y;
}
//測試函數
void Date::Test(void)
{
std::cout<<"\n This is a test using class Date. \n"
<<" The date is(day/month/year) :"<<d<<"/"<<m<<"/"<<y
<<std::endl;
std::cout<<"\n Thank you! \n\n";
}

這里,有幾個需要注意的,就是:
(1)構造函數的版本
Date(int dd=0, Month mm=Month(0), int yy=0);
Date(string s) { /* 省去內容*/}
Date(char *p) { /*省去內容*/}
(2)靜態成員提供默認的值
//靜態成員變量
static Date default_date;
//及接口
static void set_default(int d, Month m, int y);
(3)異常管理
//異常類(默認構造函數,因為我們只是拋出異常,甚至沒有標志)
class Bad_date{};
(4)構造函數中較好的算法
這些都是我們初始化工作交好的保證!
用下面的文件程序測試,可得結果:
//fmain.cpp
#include "date.h"

void main()
{
Date oneDay;
oneDay.Test();
}
/*結果:

This is a test using class Date.
The date is(day/month/year) :4/2/1981

Thank you!

Press any key to continue
*/

下面回到實現程序文件date.cpp,看(1)部分的代碼。我后面注釋了三行的代碼。如果我用注釋的代碼換掉程序中的代碼,您覺得會出現什么結果?
我們首先來看上次遺留的問題。
把(1)中的代碼換為注釋部分,或許您一時還認識不到會有什么發生,但最終是通不過的,調試拋出異常,信息如下:
未處理的“System.Runtime.InteropServices.SEHException”類型的異常出現在 TestInit.exe 中
其他信息:外部組件發生異常。
This application has requested the Runtime to terminate it in an unusual way.
Please contact the application's support team for more information.
Press any key to continue
我想,您回頭再細看的話,就會明白為什么如此了(我們寫程序一定要追問到底:)。
我們今天要談的是,一些變量只有唯一的初始化形式,通過例子,告訴您要特別注意。然后,我們就一步一步,來看資源淺拷貝的問題。我相信初學c++的同學,會對“拷貝函數”有些疑問,它就是為了解決上述問題的;但事實上,還有一個隱藏的地方,今天我也想給您指出。
這些程序,可是我特意設計的哦。希望可以很方便的認識問題所在,與解決之道。
首先,看第一個例子。在類中,這兩類變量:
e.g.
Name &name; //引用
const int ID; //常量
它們的初始化形式是唯一的。而且必須由您來初始化。
看下面的程序:
//human.h
#pragma once

class Name
{
char *name;
public:
//
};
class Human
{
Name &name;
const int ID;//每個人都唯一的標志號
//
public:
Human(void);
~Human(void);
//
};
//human.cpp
#include "human.h"
#using <mscorlib.dll>

//默認的構造函數
Human::Human(void)
{
}

Human::~Human(void)
{
}


寫一個主文件測試。
但調試出錯,錯誤信息文件為:
/*----------------------------------------------------------------------------
//Human:error file
------ 已啟動生成:項目:TestInit, 配置:Debug Win32 ------
正在編譯...
Human.cpp
Human.cpp(5) : error C2758: “Human::name” : 必須在構造函數基/成員初始值設定項列表中初始化
e:\NET\Small_code\TestInit\Human.h(13) : 參見“Human::name”的聲明
Human.cpp(5) : error C2758: “Human::ID” : 必須在構造函數基/成員初始值設定項列表中初始化
e:\NET\Small_code\TestInit\Human.h(14) : 參見“Human::ID”的聲明
fmain.cpp
Date.cpp
正在生成代碼...
生成日志保存在“file://e:\NET\Small_code\TestInit\Debug\BuildLog.htm”中
TestInit - 2 錯誤,0 警告
---------------------- 完成 ---------------------
生成:0 已成功, 1 已失敗, 0 已跳過
--------------------------------------------------------------------------------
*/
因為這里涉及的是僅僅的c++語法,我就不多費口舌了,如何改正,希望您能動手試試,一定要動手,不要想當然哦~~~
當然,如果您是愛問題的人,我想您可以這樣深究一下:設計c++語言時,為什么諸如int類型成員變量能提供默認初始化,而它們卻不能;從編譯角度,刻意給它們提供如int類型般的初始化會有什么困難和問題?
下面詳細談什么是資源淺拷貝問題。沿襲c的習慣,c++對系統自分配的資源進行統一管理,但是,用戶申請的資源,則有用戶來釋放。
比如:
userType *p=new userType(/*---*/);
//...
delete p;
//delete釋放一般是不可忘的
單獨的變量或許對您來說是不成問題的。但在類中,這些情況就變的相當復雜。處理不好,您的系統要么就是因為內存泄露而運行不下去,而要么就是異常頻頻發生。
我們先來看一些c++的默認操作:
//...
class OneClass {
int _value;
public:
OneClass(int _val=0):_value(_val) {}
~OneClass() {}
//...
};
//you may use in this way:
OneClass oneObj(7);
OneClass anotherObj;
anotherObj=oneObj;//(1)
//...
//int Compare(OneClass one,OneClass two);
int k=Compare(oneObj,anotherObj);//(2)
//...
在本程序的場景下,上面的代碼是可以完好工作的,但您清楚(1)與(2)系統都作了什么了嗎?您是否知道,如果您的初始化工作做的不好的話,即使,就沿用上面的初始化習慣,您的程序很容易就崩潰了呢。
答案是,(1)語句執行時,默認的,系統試圖把oneObj的資源全部copy給anotherObj,但用戶申請的資源(new來的:),卻傳入的是地址;(2)語句的默認形參傳遞遵循同樣的規則。
當然這與java與c#是不同的,因為java與c#的對象是引用類型。而c++,除非您強行定義為引用類型的,它就不是。
我們來看下面的例子,第一遍我建議您只看程序,不要往下看,看您能否發現什么問題。
//human.h
#pragma once

#define NULL 0

class Name
{
char *name;
public:
Name(char *_name=NULL):name(_name) {}
~Name() { }

char *getName(){ return name;}

};
class Human
{
Name *name;//
int ID; //唯一化標志
public:
Human(int id=0,char *_name=NULL);
~Human(void);

int getID()const { return ID;}
Name *getName() { return name;}
};

//human.cpp
#include "human.h"
#using <mscorlib.dll>

Human::Human(int id,char *_name):ID(id)
{
name=new Name(_name);//初始化:指針
}

Human::~Human(void)
{
delete name;//析構時釋放資源
}

//fmain.cpp
#include <iostream>
#include "human.h"

void main()
{
//測試程序
try{
Human lily(11100120,"lily");
Human lucy=lily;
}
catch(
)
{//如果有any異常
std::cout<<"\n Unknown Exception
\n";
}
}

//請回頭看程序,您覺得一切都好嗎?
事實上,調試過程中,等三個異常忽略后,就會得到下面的結果:
/*
After three exceptions occured you get :
Unknown Exception...
Press any key to continue
*/
為什么?
看這幾行代碼:
Human lily(11100120,"lily");
Human lucy=lily;
雖然一開始,我就給了小例子,形式一樣,那個沒問題。何以這個就不行了呢?因為類的定義不同。
由c++工作的機理,這行
Human lucy=lily;
是把lily的資源拷貝給lucy(lucy是不調用構造函數的),可是,因為其中的name是用戶申請的資源,并不能把它也拷貝過去,而是直接傳了地址。這樣,您知道嗎,lucy.name和lily.name的地址是一樣的。
于是,當一個的析構函數調用后,name所指向的資源已被釋放掉了的。而另外一個類的析構函數又去釋放,問題來了---程序崩潰了!
這就是淺拷貝問題---“淺”的不完全的拷貝:)。
找到原因,我們就辦法。解決的辦法是,這份工作自己來做!
寫一個拷貝賦值操作(public):
形式為: className &operator=(className &obj){ /*...*/}
您看下面的解決辦法和結果:
/*

If you add
in class Human(public):

Human &operator=(Human &human){
if(this!=&human){
ID=human.getID();
name=new Name(human.getName()->getName());
return *this;
}
}
OK,and you get:

Press any key to continue

That is what we want!
*/

下面的例子,是拷貝函數的問題,在上面的基礎上,我改動了一下程序的結構,
定義了一個名空間。
具體的問題分析我留給下次,您就有機會細細的看了。您是否一切都清楚了?
您可以解決這個問題嗎?
//human.h
#pragma once
#using <mscorlib.dll>
namespace Humanbeing
{
#define NULL 0

class Name
{
char *name;
public:
Name(char *_name=NULL):name(_name) {}
~Name() { }

char *getName(){ return name;}

};
class Human
{
Name *name; //
int ID; //唯一的標志
public:
Human(int id=0,char *_name=NULL):ID(id)
{
name=new Name(_name);//申請資源
}
~Human(void)
{
delete name;//釋放資源
}

//拷貝賦值操作
Human &operator=(Human &human){
if(this!=&human){
ID=human.getID();
name=new Name(human.getName()->getName());
return *this;
}
}
int getID()const { return ID;}
Name *getName() { return name;}
};

//名空間里的函數
bool IsSameMan(Human one,Human another)
{
if(one.getID()==another.getID())
return true;
else return false;
}

}

//測試文件
#include <iostream>
#include "human.h"
void main()
{
using namespace Humanbeing;
try{
Human lily(11100120,"lily");
Human lucy=lily;

if(IsSameMan(lucy,lily))
{
std::cout<<"\n They are the same one.\n";
}else
std::cout<<"\n No,they're not the same one.\n";

}
catch(
)
{
std::cout<<"\n Unknown Exception
\n";
}
}

調試結果呢,是連續六個異常后,出現:
After six exceptions occured you get :
They are the same one.
Unknown Exception...
Press any key to continue
為什么(上次異常是三個,這次是六個,可以解釋嗎)?怎么辦?