Описание класса конструктор деструктор

Обновлено: 18.04.2024

Весь реальный мир состоит из объектов. Города состоят из районов, в каждом районе есть свои названия улиц, на каждой улице находятся жилые дома, которые также состоят из объектов.

Практически любой материальный предмет можно представить в виде совокупности объектов, из которых он состоит. Допустим, что нам нужно написать программу для учета успеваемости студентов. Можно представить группу студентов, как класс языка C++. Назовем его Students .

Основные понятия

Классы в программировании состоят из свойств и методов. Свойства — это любые данные, которыми можно характеризовать объект класса. В нашем случае, объектом класса является студент, а его свойствами — имя, фамилия, оценки и средний балл.

У каждого студента есть имя — name и фамилия last_name . Также, у него есть промежуточные оценки за весь семестр. Эти оценки мы будем записывать в целочисленный массив из пяти элементов. После того, как все пять оценок будут проставлены, определим средний балл успеваемости студента за весь семестр — свойство average_ball .

Методы — это функции, которые могут выполнять какие-либо действия над данными (свойствами) класса. Добавим в наш класс функцию calculate_average_ball() , которая будет определять средний балл успеваемости ученика.

Методы класса — это его функции.
Свойства класса — его переменные.

Функция calculate_average_ball() просто делит сумму всех промежуточных оценок на их количество.

Модификаторы доступа public и private

Все свойства и методы классов имеют права доступа. По умолчанию, все содержимое класса является доступным для чтения и записи только для него самого. Для того, чтобы разрешить доступ к данным класса извне, используют модификатор доступа public . Все функции и переменные, которые находятся после модификатора public , становятся доступными из всех частей программы.

Закрытые данные класса размещаются после модификатора доступа private . Если отсутствует модификатор public , то все функции и переменные, по умолчанию являются закрытыми (как в первом примере).

Обычно, приватными делают все свойства класса, а публичными — его методы. Все действия с закрытыми свойствами класса реализуются через его методы. Рассмотрим следующий код.

Мы не можем напрямую обращаться к закрытым данными класса. Работать с этими данными можно только посредством методов этого класса. В примере выше, мы используем функцию get_average_ball() для получения средней оценки студента, и set_average_ball() для выставления этой оценки.

Функция set_average_ball() принимает средний балл в качестве параметра и присваивает его значение закрытой переменной average_ball . Функция get_average_ball() просто возвращает значение этой переменной.

Программа учета успеваемости студентов

Создадим программу, которая будет заниматься учетом успеваемости студентов в группе. Создайте заголовочный файл students.h, в котором будет находиться класс Students .

Мы добавили в наш класс новые методы, а также сделали приватными все его свойства. Функция set_name() сохраняет имя студента в переменной name , а get_name() возвращает значение этой переменной. Принцип работы функций set_last_name() и get_last_name() аналогичен.

Функция set_scores() принимает массив с промежуточными оценками и сохраняет их в приватную переменную int scores[5] .

Теперь создайте файл main.cpp со следующим содержимым.

В самом начале программы создается объект класса Students . Дело в том, что сам класс является только описанием его объекта. Класс Students является описанием любого из студентов, у которого есть имя, фамилия и возможность получения оценок.

Объект класса Students характеризует конкретного студента. Если мы захотим выставить оценки всем ученикам в группе, то будем создавать новый объект для каждого из них. Использование классов очень хорошо подходит для описания объектов реального мира.

После создания объекта student , мы вводим с клавиатуры фамилию, имя и промежуточные оценки для конкретного ученика. Пускай это будет Вася Пупкин, у которого есть пять оценок за семестр — две тройки, две четверки и одна пятерка.

Введенные данные мы передаем set-функциям, которые присваивают их закрытым переменным класса. После того, как были введены промежуточные оценки, мы высчитываем средний балл на основе этих оценок, а затем сохраняем это значение в закрытом свойстве average_ball , с помощью функции set_average_ball() .

Скомпилируйте и запустите программу.

Отделение данных от логики

Вынесем реализацию всех методов класса в отдельный файл students.cpp.

А в заголовочном файле students.h оставим только прототипы этих методов.

Такой подход называется абстракцией данных — одного из фундаментальных принципов объектно-ориентированного программирования. К примеру, если кто-то другой захочет использовать наш класс в своем коде, ему не обязательно знать, как именно высчитывается средний балл. Он просто будет использовать функцию calculate_average_ball() из второго примера, не вникая в алгоритм ее работы.

Над крупными проектами обычно работает несколько программистов. Каждый из них занимается написанием определенной части продукта. В таких масштабах кода, одному человеку практически нереально запомнить, как работает каждая из внутренних функций проекта. В нашей программе, мы используем оператор потокового вывода cout , не задумываясь о том, как он реализован на низком уровне. Кроме того, отделение данных от логики является хорошим тоном программирования.

В начале обучения мы говорили о пространствах имен (namespaces). Каждый класс в C++ использует свое пространство имен. Это сделано для того, чтобы избежать конфликтов при именовании переменных и функций. В файле students.cpp мы используем оператор принадлежности :: перед именем каждой функции. Это делается для того, чтобы указать компилятору, что эти функции принадлежат классу Students .

Создание объекта через указатель

При создании объекта, лучше не копировать память для него, а выделять ее в в куче с помощью указателя. И освобождать ее после того, как мы закончили работу с объектом. Реализуем это в нашей программе, немного изменив содержимое файла main.cpp.

При создании статического объекта, для доступа к его методам и свойствам, используют операция прямого обращения — « . » (символ точки). Если же память для объекта выделяется посредством указателя, то для доступа к его методам и свойствам используется оператор косвенного обращения — « -> ».

Конструктор и деструктор класса

Конструктор класса — это специальная функция, которая автоматически вызывается сразу после создания объекта этого класса. Он не имеет типа возвращаемого значения и должен называться также, как класс, в котором он находится. По умолчанию, заполним двойками массив с промежуточными оценками студента.

Деструктор класса вызывается при уничтожении объекта. Имя деструктора аналогично имени конструктора, только в начале ставится знак тильды ~ . Деструктор не имеет входных параметров.

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 ?

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.

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.

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.

В этом уроке мы более детально познакомимся с конструкторами и деструкторами класса, а также научимся работать с файлами в потоковом режиме, с помощью библиотеки fstream . Продолжим написание программы учета оценок.

Конструктор Students

Добавим в класс Students конструктор, который будет принимать имя и фамилию ученика, и сохранять эти значения в соответствующих переменных класса.

При создании нового объекта, мы должны передать конструктору имя и фамилию студента. Иначе компиляция программы завершится с ошибкой.

Теперь добавим прототип конструктора в файл students.h .

В файле students.cpp определим сам конструктор.

В main() мы принимаем от пользователя имя и фамилию ученика, и сохраняем их во временных локальных переменных. После этого создаем новый объект класса Students , передавая его конструктору эти переменные.

Сохранение оценок в файл

Чтобы после завершения работы с программой, все данные сохранялись, мы будем записывать их в текстовый файл.

Оценки каждого студента будут находится в отдельной строке. Имя и фамилии будут разделяться пробелами. После имени и фамилии ученика ставится еще один пробел, а затем перечисляются все его оценки.

Пример файла с оценками:

Для работы с файлами мы воспользуемся библиотекой fstream , которая подключается в заголовочном файле с таким же именем.

Переменная fout — это объект класса ofstream , который находится внутри библиотеки fstream . Класс ofstream используется для записи каких-либо данных во внешний файл. Кстати, у него тоже есть конструктор. Он принимает в качестве параметров имя выходного файла и режим записи.

В данном случае, мы используем режим добавления — std::ios:app (англ. append). После завершения работы с файлом, необходимо вызвать метод close() для того, чтобы закрыть файловый дескриптор.

Чтобы сохранить оценки студента, мы будем вызывать только что созданный метод save() .

Деструктор Students

Логично было бы сохранять все оценки после того, как работа со студентом закончена. Для этого создадим деструктор класса Students , который будет вызывать метод save() перед уничтожением объекта.

Добавим прототипы деструктора и метода save() в students.h .

И определим эти функции в students.cpp .

Содержимое main.cpp останется прежним. Скомпилируйте и запустите программу. Перед тем, как приложение завершит свою работу, в директории с исполняемым файлом будет создан новый текстовый файл с оценками — students.txt .

Читайте также: