Конструкторы и деструкторы в ооп

Обновлено: 09.08.2022

Возможно вы заметили, что определяя класс, мы не можем инициализировать его поля (члены) в самом определении. Можно присвоить им значение, написав соответствующий метод класса и вызвав его, после создания объекта вне класса. Такой способ не совсем удобен, так как объявляя, допустим, 33 объекта класса нам придется 33 раза вызывать метод, который присваивает значения полям класса. Поэтому, как правило, для инициализации полей класса, а так же для выделения динамической памяти, используется конструктор.

Конструктор (от construct – создавать) – это особый метод класса, который выполняется автоматически в момент создания объекта класса. То есть, если мы пропишем в нем, какими значениями надо инициализировать поля во время объявления объекта класса, он сработает без “особого приглашения”. Его не надо специально вызывать, как обычный метод класса.

В строках 11 – 17 определяем конструктор: имя должно быть идентично имени класса; конструктор НЕ имеет типа возвращаемого значения (void в том числе). Один объект объявляется сразу во время определения класса – строка 25. При запуске программы, конструктор этого объекта сработает даже до входа в главную функцию. Это видно на следующем снимке:

конструктор класса c++, деструктор класса c++, конструктор и деструктор класса с++

программа еще не дошла до выполнения строки 29 setlocale ( LC_ALL , "rus" ) ; , а конструктор уже “отчитался”, что сработал (кириллица отобразилась некорректно). В строке 30 – смотрим, что содержат поля класса. Второй раз конструктор сработает в строке 32, во время создания объекта obj2 .

Деструктор (от destruct – разрушать) – так же особый метод класса, который срабатывает во время уничтожения объектов класса. Чаще всего его роль заключается в том, чтобы освободить динамическую память, которую выделял конструктор для объекта. Имя его, как и у конструктора, должно соответствовать имени класса. Только перед именем надо добавить символ ~

Добавим деструктор в предыдущий код. И создадим в классе два конструктора: один будет принимать параметры, второй – нет.

Наследование — это механизм создания нового класса на основе уже существующего. При этом к существующему классу могут быть добавлены новые элементы (данные и функции), либо существующие функции могут быть изменены. Основное назначение механизма наследования — повторное использование кодов, так как большинство используемых типов данных являются вариантами друг друга, и писать для каждого свой класс нецелесообразно.
Объекты разных классов и сами классы могут находиться в отношении наследования, при котором формируется иерархия объектов, соответствующая заранее предусмотренной иерархии классов.

Наследование

Иерархия классов позволяет определять новые классы на основе уже имеющихся. Имеющиеся классы обычно называют базовыми (иногда порождающими), а новые классы, формируемые на основе базовых, – производными (порожденными, классами-потомками или наследниками).


При наследовании некоторые имена методов (функций-членов) и полей (данных-членов) базового класса могут быть по-новому определены в производном классе. В этом случае соответствующие компоненты базового класса становятся недоступными из производного класса. Для доступа из производного класса к компонентам базового класса, имена которых повторно определены в производном, используется операция разрешения контекста ::

Для порождения нового класса на основе существующего используется следующая общая форма

При объявлении порождаемого класса МодификаторДоступа может принимать значения public , private , protected либо отсутствовать, по умолчанию используется значение private . В любом случае порожденный класс наследует все члены базового класса, но доступ имеет не ко всем. Ему доступны общие ( public ) члены базового класса и недоступны частные ( private ).

Для того, чтобы порожденный класс имел доступ к некоторым скрытым членам базового класса, в базовом классе их необходимо объявить со спецификацией доступа защищенные ( protected ).

Члены класса с доступом protected видимы в пределах класса и в любом классе, порожденном из этого класса.

Общее наследование

При общем наследовании порожденный класс имеет доступ к наследуемым членам базового класса с видимостью public и protected . Члены базового класса с видимостью private – недоступны.

Спецификация доступа внутри класса в порожденном классе вне класса
private +
protected + +
public + + +

Общее наследование означает, что порожденный класс – это подтип базового класса. Таким образом, порожденный класс представляет собой модификацию базового класса, которая наследует общие и защищенные члены базового класса.

Порожденный класс наследует все данные класса student (строка 13), имеет доступ к protected и public — членам базового класса. В новом классе добавлено два поля данных (строки 16, 17), и порожденный класс переопределяет функцию print() (строки 20, 39-43).

Конструктор для базового класса вызывается в списке инициализации (строка 29).

Но что происходит, когда мы присваиваем указателю класса student ссылку на объект класса grad_student (строка 55)? В этом случае происходит преобразование указателей, и в строке 56 вызывается уже функция print() класса student .


Указатель на порожденный класс может быть неявно передан в указатель на базовый класс. А указатель на порожденный класс может указывать только на объекты порожденного класса. То есть обратное преобразование недопустимо

Неявные преобразования между порожденным и базовым классами называются предопределенными стандартными преобразованиями :

  • объект порожденного класса неявно преобразуется к объекту базового класса.
  • ссылка на порожденный класс неявно преобразуется к ссылке на базовый класс.
  • указатель на порожденный класс неявно преобразуется к указателю на базовый класс.

Частное наследование

Порожденный класс может быть базовым для следующего порождения. При порождении private наследуемые члены базового класса, объявленные как protected и public , становятся членами порожденного класса с видимостью private . При этом члены базового класса с видимостью public и protected становятся недоступными для дальнейших порождений. Цель такого порождения — скрыть классы или элементы классов от использования их в дальнейших порождениях. При порождении private не выполняются предопределенные стандартные преобразования:

Однако порождение private позволяет отдельным элементам базового класса с видимостью public и protected сохранить свою видимость в порожденном классе. Для этого необходимо

  • в части protected порожденного класса указать те наследуемые члены базового класса с видимостью protected , уточненные именем базового класса, для которых необходимо оставить видимость protected и в порожденном классе;
  • в части public порожденного класса указать те наследуемые члены базового класса с видимостью public , уточненные именем базового класса, для которых необходимо оставить видимость public и в порожденном классе.

class X
private :
int n;
protected :
int m;
char s;
public :
void func( int );
>;
class Y : private X
private :
.
protected :
.
X::s;
public :
.
X::func();
>;

Возможен и третий вариант наследования – с использованием модификатора доступа protected .

Доступ к элементам базового класса из производного класса, в зависимости от модификатора наследования:

Конструкторы и деструкторы при наследовании

Как базовый, так и производный классы могут иметь конструкторы и деструкторы.

Если и у базового и у производного классов есть конструкторы и деструкторы, то конструкторы выполняются в порядке наследования, а деструкторы – в обратном порядке. То есть если А – базовый класс, В – производный из А , а С – производный из В ( А-В-С ), то при создании объекта класса С вызов конструкторов будет иметь следующий порядок:

  • конструктор класса А
  • конструктор класса В
  • конструктор класса С .

Вызов деструкторов при удалении этого объекта произойдет в обратном порядке:

  • деструктор класса С
  • деструктор класса В
  • деструктор класса А .

Поскольку базовый класс «не знает» о существовании производного класса, любая инициализация выполняется в нем независимо от производного класса, и, возможно, становится основой для инициализации, выполняемой в производном классе. Поскольку базовый класс лежит в основе производного, вызов деструктора базового класса раньше деструктора производного класса привел бы к преждевременному разрушению производного класса.

Конструкторы могут иметь параметры. При реализации наследования допускается передача параметров для конструкторов производного и базового класса. Если параметрами обладает только конструктор производного класса, то аргументы передаются обычным способом. При необходимости передать аргумент из производного класса конструктору родительского класса используется расширенная запись конструктора производного класса:

КонструкторПроизводногоКласса (СписокФормальныхАргументов)
: КонструкторБазовогоКласса (СписокФактическихАргументов)
< // тело конструктора производного класса >

Для базового и производного классов допустимо использование одних и тех же аргументов. Возможно, списки аргументов конструкторов производного и базового классов будут различны.

Конструктор производного класса не должен использовать все аргументы, часть предназначены для передачи в базовый класс (строка 29, см. код выше). В расширенной форме объявления конструктора производного класса описывается вызов конструктора базового класса.

Здравствуйте! а подскажите, пожалуйста, как я могу объявить неполный наследуемый класс? Например, у меня есть class a b class b, наследуемый откласса а. я хочу неполно объявить класс b перед классом а. как это синтаксически сделать? нигде не могу найти инфу об этом.

Нигде не утверждается, что объект должен быть инициализирован, и программист может забыть инициализировать его или сделать это дважды.
ООП дает возможность программисту описать функцию, явно предназначенную для инициализации объектов. Поскольку такая функция конструирует значения данного типа, она называется конструктором . Конструктор всегда имеет то же имя, что и сам класс и никогда не имеет возвращаемого значения. Когда класс имеет конструктор, все объекты этого класса будут проинициализированы.

Если конструктор требует аргументы, их следует указать:

date today = date(6,4,2014); // полная форма
date xmas(25,12,0); // сокращенная форма
// date my_burthday; // недопустимо, опущена инициализация

Если необходимо обеспечить несколько способов инициализации объектов класса, задается несколько конструкторов:

class date <
int month, day, year;
public :
date( int , int , int ); // день месяц год
date( char *); // дата в строковом представлении
date(); // дата по умолчанию: сегодня
>;

Конструкторы подчиняются тем же правилам относительно типов параметров, что и перегруженные функции. Если конструкторы существенно различаются по типам своих параметров, то компилятор при каждом использовании может выбрать правильный:

Одним из способов сократить количество перегруженных функций (в том числе и конструкторов) является использование значений по умолчанию.

Конструктор по умолчанию

Конструктор, не требующий параметров, называется конструктором по умолчанию . Это может быть конструктор с пустым списком параметров или конструктор, в котором все аргументы имеют значения по умолчанию.
Конструкторы могут быть перегруженными, но конструктор по умолчанию может быть только один.

class date
int month, day, year;
public :
date( int , int , int );
date( char *);
date(); // конструктор по умолчанию
>;

При создании объекта вызывается конструктор, за исключением случая, когда объект создается как копия другого объекта этого же класса, например:

Однако имеются случаи, в которых создание объекта без вызова конструктора осуществляется неявно:

  • формальный параметр – объект, передаваемый по значению, создается в стеке в момент вызова функции и инициализируется копией фактического параметра;
  • результат функции – объект, передаваемый по значению, в момент выполнения оператора return копируется во временный объект, сохраняющий результат функции.

Во всех этих случаях транслятор не вызывает конструктора для вновь создаваемого объекта:

  • date2 в приведенном определении;
  • для создаваемого в стеке формального параметра;
  • для временного объекта, сохраняющего значение, возвращаемое функцией.

Вместо этого в них копируется содержимое объекта-источника:

  • date1 в приведенном примере;
  • фактического параметра;
  • объекта-результата в операторе return .

Конструктор копии

Как правило, при создании нового объекта на базе уже существующего происходит поверхностное копирование, то есть копируются те данные, которые содержит объект-источник. При этом если в объекте-источнике имеются указатели на динамические переменные и массивы, или ссылки, то создание копии объекта требует обязательного дублирования этих объектов во вновь создаваемом объекте. С этой целью вводится конструктор копии, который автоматически вызывается во всех перечисленных случаях. Он имеет единственный параметр — ссылку на объект-источник:

Деструкторы

Определяемый пользователем класс имеет конструктор, который обеспечивает надлежащую инициализацию. Для многих типов также требуется обратное действие. Деструктор обеспечивает соответствующую очистку объектов указанного типа. Имя деструктора представляет собой имя класса с предшествующим ему знаком «тильда» ~ . Так, для класса X деструктор будет иметь имя ~X() . Многие классы используют динамическую память, которая выделяется конструктором, а освобождается деструктором.

class date
int day, year;
char *month;
public :
date( int d, char * m, int y)
day = d;
month = new char [strlen(m)+1];
strcpy_s(month, strlen(m)+1,m);
year = y;
>
~date() < delete [] month; >// деструктор
>;

Поля, имеющие тип класса

Пусть имеется класс vect , реализующий защищенный массив, и необходимо хранить несколько значений для каждого такого массива: возраст, вес и рост группы лиц. Группируем 3 массива внутри нового класса.

Конструктор нового класса имеет пустое тело и список вызываемых конструкторов класса vect , перечисленных после двоеточия (:) через запятую (,). Они выполняются с целым аргументом i , создавая 3 объекта класса vect: a, b, c .

Конструкторы членов класса всегда выполняются до конструктора класса, в котором эти члены описаны. Порядок выполнения конструкторов для членов класса определяется порядком объявления членов класса. Если конструктору члена класса требуются аргументы, этот член с нужными аргументами указывается в списке инициализации. Деструкторы вызываются в обратном порядке.

Здравствуйте, у меня такой вопрос. В коде я не нашел сам деструктор. Он создается и запускается сам после выхода из блока main ?

Если порожденный класс наследует элементы одного базового класса, то такое наследование называется одиночным . Однако, возможно и множественное наследование. Множественное наследование позволяет порожденному классу наследовать элементы более, чем от одного базового класса. Синтаксис заголовков классов расширяется так, чтобы разрешить создание списка базовых классов и обозначения их уровня доступа:

Множественное наследование

Класс А обобщенно наследует элементы всех трех основных классов.

Для доступа к членам порожденного класса, унаследованного от нескольких базовых классов, используются те же правила, что и при порождении из одного базового класса. Проблемы могут возникнуть в следующих случаях:

  • если в порожденном классе используется член с таким же именем, как в одном из базовых классов;
  • когда в нескольких базовых классах определены члены с одинаковыми именами.


В этих случаях необходимо использовать оператор разрешения контекста для уточнения элемента, к которому осуществляется доступ, именем базового класса.

Так как объект порожденного класса состоит из нескольких частей, унаследованных от базовых классов, то конструктор порожденного класса должен обеспечивать инициализацию всех наследуемых частей. В списке инициализации в заголовке конструктора порожденного класса должны быть перечислены конструкторы всех базовых классов. Порядок выполнения конструкторов при порождении из нескольких классов следующий:

  • конструкторы базовых классов в порядке их задания;
  • конструкторы членов, являющихся объектами класса;
  • конструктор порожденного класса.

Деструкторы вызываются в порядке обратном вызову конструкторов.

Виртуальные базовые классы

Иерархия наследования

Базовый класс может быть задан только один раз в списке порождения нового класса. Однако базовый класс может встретиться несколько раз в иерархии порождения.

Такая иерархия порождения несет двусмысленность при доступе к наследуемым членам класса X и может привести к ошибкам. В этом случае класс X будет дважды присутствовать в A . Хорошо это или плохо - зависит от решаемой задачи.

Если двойное вхождение объектов класса X в объект класса А не является допустимым, существует два выхода для разрешения такой ситуации:

    преобразование порождения из нескольких классов в порождение из одного класса и объявление дружественных классов.

Базовый класс определяется как виртуальный заданием ключевого слова virtual в списке порождения перед именем базового класса или указанием типа наследования


Если базовый класс объявляется как виртуальный при порождении нового класса, то каждый объект будет содержать свою собственную часть, а вместо базовой части будет содержать указатель на виртуальный базовый класс.

class A : public Y, public Z int key;
public :
A( int i = 0) : Y(i + 2), Z(i + 3)
key = Y::key + Z::key;
>
int getkey( void ) < return (key); >
>;
int main() A object(4);
cout cin.get();
return 0;
>

Конструкторы и деструкторы при использовании виртуальных базовых классов выполняются в следующем порядке:

  • конструкторы виртуальных базовых классов выполняются до конструкторов не виртуальных базовых классов, независимо от того, как эти классы заданы в списке порождения;
  • если класс имеет несколько виртуальных базовых классов, то конструкторы этих классов вызываются в порядке объявления виртуальных базовых классов в списке порождения;
  • деструкторы виртуальных базовых классов выполняются после деструкторов не виртуальных базовых классов.

При порождении с использованием виртуальных базовых классов сохраняются те же правила видимости, что и при порождении с не виртуальными классами.

Любой переменной, участвующей в работе программы, требуется память и некоторое начальное значение. Для переменных встроенных типов размещение в памяти обеспечивается компилятором. Для локальных переменных память выделяется из стека программы и занимается для хранения значения данной переменной до тех, пока не закончится время ее жизни. Сложные типы данных также должны размещаться в памяти и уничтожаться когда их время жизни закончилось. Это осуществляется с использованием конструкторов и деструкторов.

Конструктор (constructor) - это функция-член, имя которой совпадает с именем класса, инициализирующая переменные-члены, распределяющая память для их хранения (new).

Деструктор (destructor) - это функция-член, имя которой представляет собой ~имя класса, предназначенная для уничтожения переменных (delete).

Одной из особенностей конструктора и деструктора является то, что в отличие от всех остальных функций, у них нет возвращаемого значения.

4.3.1. Конструкторы

Конструктор по умолчанию

Конструктор, не требующий аргументов, называется конструктором по умолчанию. Конструктор по умолчанию не имеет аргументов и инициализирует все переменные члены какими-либо начальными значениями.

При создании любого экземпляра класса вызывается конструктор. Если при описании экземпляра не указываются никакие параметры – вызывается конструктор по умолчанию:

Полный конструктор

Полный конструктор позволяет явно инициализировать все переменные-члены класса.

Если при описании экземпляра класса в скобках указать параметры, при создании экземпляра класса будет вызван полный конструктор и переменные-члены инициализируются указанными значениями.

Неполный конструктор

Возможен и неполный конструктор, когда в списке параметров указываются не все возможные параметры для инициализации членов класса, а только наиболее часто используемые. Остальные параметры будут инициализированы значениями по умолчанию.

Инициализация переменных-членов класса в конструкторах может осуществляться не только в теле конструктора, но и после оператора :. При этом, во время присваивания переменной-члену значения, будет вызываться не оператор присваивания, а конструктор. Для встроенных типов данных, таких как double или int, это не существенно, но если членами класса являются абстрактные типы, вызов конструктора вместо оператора присваивания будет выполняться быстрее.

или такой вариант:

Конструктор копирования

Конструктор копирования создает копию уже существующего экземпляра класса, копируя поэлементно переменные-члены. Конструктор копирования также используется при передаче экземпляров класса в функции по значению. Обратите внимание, что экземпляр класса передается в конструктор по константной ссылке.

4.3.2. Деструктор (пример 4.4. Конструктор и деструктор класса Матрица)

Деструктор осуществляет освобождение памяти, например уничтожение объектов размещенных динамически.

В классе Lens никакого динамического размещения не происходило, поэтому деструктор будет пустой, но его наличие все равно обязательно. Для примера реализации деструктора, представим, что имеется класс Matrix, который в конструкторе динамически создает двумерный массив размерности n x m. Тогда деструктор должен освобождать память, которую выделяет конструктор.

Конструктор вызывается в момент создания переменной, деструктор вызывается когда время жизни переменной закончилось, то есть когда встречается закрывающая фигурная скобка > блока, в которой была объявлен экземпляр класса, либо когда вызывается оператор delete при динамическом размещении экземпляра класса.

4.3.3. Проверка правильности параметров. Исключительные ситуации

Конструкторы должны проверять передаваемые им аргументы на корректность значений. Например, показатель преломления не может быть меньше 1. Что делать, если в конструктор были переданы неправильные параметры? Для этого в языке С++ существуют исключительные ситуации.

Класс exception является стандартным базовым классом C++ для всех исключений. Исключения можно сгенерировать в случае возникновения непредвиденной ошибки, например мы предполагаем что при вызове класса Lens никто не будет пытаться задать показатель преломления меньше 1, но при этом такая ситуация возможна, и это может привести к ошибке. Сгенерировать исключительную ситуацию можно при помощи оператора throw:

Для обработки возникшей исключительной ситуации используются try и catch блоки.

В блок try заключается код, в котором предположительно могут возникнуть исключительные ситуации. В нашем случае это вызов конструктора. Кроме того, в этот же блок заключают операторы, которые должны быть пропущены в случае, если исключение возникает. В нашем случае вычисление и вывод на экран параксиальных характеристик не имеет смысл выполнять, если в конструкторе возникла ошибка.

Если никаких исключений в try-блоке не происходит, программа игнорирует его catch-обработчик.

Читайте также: