Wykład 4

Konstruktor – cechy

główne

Co robi konstruktor?

Wywołanie konstruktora powoduje wykonanie następujących zadań:

• obliczenie rozmiaru obiektu

• alokacja obiektu w pamięci

• wyczyszczenie (zerowanie) obszaru pamięci zarezerwowanej dla

obiektu (tylko w niektórych językach)

• wpisanie do obiektu informacji łączącej go z odpowiadającą mu

klasą (połączenie z metodami klasy)

• wykonanie kodu klasy bazowej (w niektórych językach nie

wymagane)

• wykonanie kodu wywołanego konstruktora
Z wyjątkiem ostatniego punktu powyższe zadania są wykonywane

wewnętrznie i są wszyte w kompilator lub interpreter języka, lub

w niektórych językach stanowią kod klasy bazowej.

W językach programowania w różny sposób oznacza się konstruktor:

• w C++, PHP4, Javie i in. - jest to metoda o nazwie zgodnej z

nazwą klasy

• w Pascalu - metoda której nazwę poprzedzono słowem kluczowym

constructor.

• w PHP 5 - metoda o nazwie __construct

Uwagi ogólne do konstruktorów:

1. Konstruktor

NIE MUSI

wystąpić w opisie klasy, czyli

obiekty nie muszą być jawnie wprowadzane
konstruktorem.

2. Nazwa konstruktora może być przeładowana

, czyli

stosowana wielokrotnie w opisie klasy z różnymi
listami argumentów. Wtedy kompilator odróżnia
konstruktory po listach argumentów, tak, jak w
przypadku

przeładowanych

nazw

funkcji.

Konstruktorów może więc być wiele.

3. Konstruktor

może

być

wywoływany

(a

nie

deklarowany!!) bez żadnych argumentów

. Jest to tak

zwany konstruktor domniemany. Czasem nazywamy
go domyślnym albo standardowym. Ze względu na
istotę przeładowania nazwy konstruktor domniemany
czyli bezargumentowy może wystąpić tylko raz. Jeśli
nie deklarujemy w klasie żadnego konstruktora, to
kompilator sam ustanawia właśnie konstruktor
domniemany do obsługi obiektów w programie. Każdy
konstruktor z argumentami, którym nadamy wartości
domyślne

czyli

niedefiniowalne

jest

także

konstruktorem domniemanym.

•

Konstruktor jest zwykle deklarowany jako
publiczny, bo przecież wprowadzane nim
obiekty mogą być używane przez klasy
zewnętrzne, a ponadto jest funkcją, która
MUSI być dostępna dla składników klasy.
Możemy jednak dla konstruktora
przewidzieć ochronę tak, jak dla klas za
pomocą etykiet private lub protected.
Wówczas jednak także konstruowane
obiekty będą dostępne tylko w obrębie
klasy z tym konstruktorem jako private
albo jako protected tylko w zakresie klas
dziedziczących.

Konstruktor może zamiast definiować
obiekty podawać kopie obiektów zawartych
w innej klasie. Wtedy jest to tak zwany

konstruktor kopiujący

.

Konstruktor może dokonywać konwersji
typu obiekty z jednego w drugi. Nazywamy
go wtedy

konstruktorem konwertującym

.

Konstruktor kopiujący

Przyjrzyjmy się wywołaniu konstruktora klasy o nazwie klasa:
 
klasa::klasa(klasa&)
 
Jego argumentem jest referencja do obiektu danej klasy. Czyli do

elementu, który w chwili uruchomienia tego konstruktora już
istnieje. Taki konstruktor nie konstruuje obiektu tylko tworzy kopię
innego, który już istnieje wśród obiektów klasy. Pozostałe argumenty
konstruktora są domniemane. Przykładami konstruktora kopiującego
mogą być:

X::X(X&)
 
lub
 
X::X(X&, float=3.1415, int=0)
 

Konstruktor kopiujący c.d.

• Taki konstruktor wprowadza obiekty identyczne z już

istniejącymi, czyli ich kopie.

• Taki konstruktor może być wywołany przez program

niejawnie:

1.W sytuacji gdy do funkcji jest

przez wartość

przesyłany

obiekt klasy X. Wówczas tworzona jest kopia tego

obiektu. Jest to tzw. kopiowanie płytkie.

2.W sytuacji kiedy funkcja zwraca przez wartość obiekt

klasy X. Wtedy także tworzona jest kopia obiektu. To

także jest kopiowanie płytkie.

To, że konstruktor kopiujący podaje obiekt kopiowany

przez referencję daje mu możliwość

zmiany

zawartości obiektu klasy!!

(patrz przesyłanie

argumentu do funkcji przez wartość)

Konstruktor kopiujący c.d.

•

Nie można pominąć referencji w konstruktorze

kopiującym, bo gdyby konstruktor X wywoływał

obiekty swojej klasy X przez wartość, czyli

wytwarzałby swoją kopię, to powstaje nie zamknięta

pętla tworzenia kopii.

•

Konstruktor z przyczyn logiki języka otrzymuje więc

warunki do tego aby uszkodzić oryginał!!

•

Zabezpieczamy się przed taką sytuacją następująco:
X::X(const X&obiekt)

•

Teraz konstruktor X wie, że obiekt klasy X musi być

wywoływany jako stały. Konstruktor kopiujący jest

domyślnie typu const, czyli nie może zmienić sam

siebie.

Kopiowanie płytkie i głębokie

Wyróżniamy dwa typy kopiowania obiektów

zawierających pola będące wskaźnikami

• Kopiowanie płytkie
a. Kopiowanie wszystkich składowych (w tym

wskaźników)

b. Kopiowane są wskaźniki, a nie to, na co wskazują
• Kopiowanie głębokie
a. Alokacja nowej pamięci dla wskaźników
b. Kopiowanie zawartości wskazywanej przez

wskaźniki w nowe miejsce

c. Kopiowanie pozostałych pól, nie będących

wskaźnikami

Głębokie kopiowanie

Kiedy obiekt zawiera wskaźnik do dynamicznie zaalokowanego

obszaru, należy zdefiniować operator przypisania

wykonujący głębokie kopiowanie

•

W rozważanej klasie należy zdefiniować operator

przypisania:
AType& AType::operator=(const AType& otherObj)

•

Operator przypisania powinien uwzględnić przypadki

szczególne:

1.

Sprawdzić przypisanie obiektu do samego siebie, np. A=A:

2.

if (this == &otherObj) // if true, do nothing

3.

Skasować zawartośc obiektu docelowego

4.

delete this->...

5.

Zaalokować pamięć dla kopiowanych wartości

6.

Przepisać kopiowane wartości

7.

Zwrócic *this

Konstruktor kopiujący a

operator przypisania

Konstruktor kopiujący jest więc używany do

stworzenia nowego obiektu

• Wydaje się prostszy od operatora przypisania -

nie musi sprawdzać przypisania do samego

siebie i zwalniać poprzedniej zawartości

• Jest użyty do skopiowania parametru aktualnego

do parametru formalnego przy przekazywaniu

parametru przez wartość

• Przy tworzeniu nowego obiektu, można go

zainicjalizować istniejącym obiektem danego

typu. Wywołany jest wówczas konstruktor

kopiujący.

Konstruktor kopiujący a

operator przypisania c.d.

• int main() {
• list a;
• //...
• list b(a); //copy constructor is

called

• list c=a; //copy constructor is called
• };

 
 
1.#include<iostream>
2.#include<string.h>
3.#include<conio.h>
4.class X
5.{public:char*p; X(char*);
6.};
7.class Y
8.{public:
9.char*p; Y(char*);
10.

Y(Y&);

// deklaracja konstruktora kopiajacego obiekty

klasy Y

11.};
12.void main()
13.{
14.X x("xxx"); X j=x; //powolanie do zycia obiektow

x,j klasy X

15.cout<<"\nx="<<x.p<<", j="<<j.p; // wydruk wskaznika czyli

adresu do obiektow x,j

16.strcpy(j.p,"111"); // skopiowanie pod wskaznik obiektu j lancucha

111

17.cout<<"\nx="<<x.p<<", j="<<j.p;

Przykład: konstruktor kopiujący będzie kopiował

wskaźnik do obiektu. ( czy to tzw. kopiowanie

głębokie ?)

18.cprintf("\n\rx.p=%p, j.p=%p,x.p,j.p);
19.Y y("yyy"); Y d=y; //

powołanie obiektów klasy Y

20.cout<<"\ny="<<y.p<<", d="<<d.p;
21.strcpy(y.p,"222");
22.cout<<"\ny="<<y.p<<", d="<<d.p;
23.cprintf("\n\ry.p=%p, d.p=%p,y.p,d.p);
24.getch();
25.}
26.X::X(char*s)
27.{p=new char[80]; if(p)strcpy(p,s);
28.}
29.Y::Y(char*s)
30.{p=new char[80]; if(p)strcpy(this->p,s);
31.}
32.Y::Y(Y&y)
33.{p=new char[80]; if(p)strcpy(p,y.p);
34.}

Omówienie przykładu:

5.{public:char*p; X(char*);

Wiersz 5: etykieta public dla klasy X oraz deklaracje
zmiennej własnej p, która jest wskaźnikiem do zmiennej
znakowej

oraz

konstruktor

obiektów

klasy

X

oczekującego

na

liście

parametrów

formalnych

wskaźnika do zmiennej typu string lub charakter. Ciało
tego konstruktora jest podane w wierszu 26-28:

26.X::X(char*s)
27.{p=new char[80]; if(p)strcpy(p,s);
28.}

Wiersz 8-9: analogiczny jak wiersz 5 ale dla klasy Y

8.{public:
9.char*p; Y(char*);

Wiersz 9: konstruktor kopiujący klasy Y. Będzie on
kopiował wskaźnik do zmiennej znakowej, którą
wskaże. Może to być zmienna z innej klasy. Na tym
polega kopiowanie głębokie. W klasie X funkcjonuje
konstruktor kopiujący domyślny tworzony podczas
kompilacji. Daje on kopiowanie płytkie, czyli dotyczące
tylko składników własnej klasy X.

13.{
14.X x("xxx"); X j=x; //powolanie do zycia obiektow

x,j klasy X

Wiersz 13-14: tworzymy obiekt x oraz obiekt j klasy X. Do
obiektu x wpisywany jest element tablicy zarezerwowanej
dla niego przez konstruktor w wierszu 26. Obiekt j jest
inicjalizowany obiektem x. Kopiowanie x do j jest
realizowane przez konstruktor domyślny klasy X.
Przepisuje on wskaźnik do obiektu x do wskaźnika do
obiektu j. Dlatego wskaźnik p w obiekcie j będzie
wskazywał to samo miejsce co wskaźnik p w obiekcie x.
Dlatego wydruk w wierszu 14 powinien podać ten sam
wynik dla każdego z tych obiektów.
Zauważmy, że obiekt j nie ma zarezerwowanej swojej
przestrzeni na tablice znakową, korzysta natomiast ze
zmiennej wskaźnikowej własnej p z klasy X do
podłączenia się do tej samej tablicy co obiekt x. Dlatego
pojawia się szczególny zapis obiektów x oraz j połączony
ze zmienną własną wskaźnikową p.

15.cout<<"\nx="<<x.p<<", j="<<j.p; // wydruk wskaznika czyli
adresu do obiektow x,j
16.strcpy(j.p,"111"); // skopiowanie pod wskaznik obiektu j lancucha
111
17.cout<<"\nx="<<x.p<<", j="<<j.p;

15.cout<<"\nx="<<x.p<<", j="<<j.p; // wydruk wskaznika
czyli adresu do obiektow x,j
16.strcpy(j.p,"111"); // skopiowanie pod wskaznik obiektu j
lancucha 111
17.cout<<"\nx="<<x.p<<", j="<<j.p;

Wiersz 15-17: do tablicy wskazywanej przez
wskaźnik p wpisujemy poprzez kopiowanie
łańcucha wartość ’’111” ale przedtem
sprawdzamy adresy obiektów.
Wiersz 16: wydruk wartości obiektu x oraz j
wskazywanych przez zmienną p
Wiersz 17: wydruk adresów wskazywanych przez
p dla obiektu x oraz j. Te adresy powinny być
jednakowe, czy nie?

18.cprintf("\n\rx.p=%p, j.p=%p,x.p,j.p);
19.Y y("yyy"); Y d=y;

powołanie obiektów klasy Y

20.cout<<"\ny="<<y.p<<", d="<<d.p;
21.strcpy(y.p,"222");
22.cout<<"\ny="<<y.p<<", d="<<d.p;

Wiersze 18-22: powtórzenie takich samych działań ale dla
klasy Y. Wprowadzamy obiekty y oraz d, które grają takie
same role jak poprzednio x oraz j.
Wiersz 21: modyfikujemy łańcuch w obiekcie d.
Wiersz 22: drukujemy wartości obiektów y oraz d nie
spodziewając się ich identyczności jak poprzednio dla x
oraz j. Dlaczego? Dlatego, że konstruktor Y działa przez
referencję, a nie poprzez przypisanie jak konstruktor
kopiujący domyślny. Łańcuch d jest modyfikowany
tylko w miejscu d. Konstruktor Y zapewnia modyfikację
poprzez referencję.
Wydruk adresów obiektów y oraz d. Powinny być różne!!

26.X::X(char*s)
27.{p=new char[80]; if(p)strcpy(p,s);
28.}

Wiersz 26-28: ciało konstruktora obiektów klasy X.
Operatorem new jest dynamicznie przydzielona
pamięć dla tablicy 80cio znakowej. Kopiowanie
łańcucha z listy parametrów formalnych
konstruktora do tablicy nastąpi tylko wtedy, kiedy
operator new tę pamięć przydzieli.

29.Y::Y(char*s)

30.{p=new char[80]; if(p)strcpy(this->p,s);

31.}

32.Y::Y(Y&y)

33.{p=new char[80]; if(p)strcpy(p,y.p);

34.}

Konstruktory klasy Y. Konstruktor kopiujący powiela
postać konstruktora poza wskazaniem, że dozwala
na kopiowanie obiektów klasy Y do wskaźnika p
spod adresy każdego obiekty klasy Y.

Rezultat na ekranie (przykładowy):
 
x=xxx, j=xxx
x=111, j=111
x.p=2707:0004, j.p=2707:0004
y=yyy, d=yyy
y=yyy, d=222
y.p=270D:0004, d.p=2713:0004

Jakie mamy więc metody

tworzenia obiektów?

Zmienne automatyczne

• Atype a; //konstruktor domyślny
Zmienne automatyczne z argumentami

• Atype a(3); //konstruktor z parametrem int
Przekazywanie parametrów funkcji przez wartość

• void f(Atype b) {...} …..

• Atype a; //konstruktor domyślny

• f(a); //konstruktor kopiujący
Przypisanie wartości zmiennym

• Atype a,b;…..

• a=b; //operator przypisania
Inicjalizacja nowych obiektów

• Atype b; //konstruktor domyslny

• Atype a=b; //konstruktor kopiujący (NIE operator

przypisania)

Zwracanie wartości z funkcji

• Atype f() {

• Atype a; //konstruktor domyślny

• return a; //konstruktor kopiujący

• }

Cechy (zalecane) poprawnie

napisanej klasy

Jawny konstruktor

• Gwarantuje, że każdy zadeklarowany egzemplarz obiektu zostanie

w kontrolowany sposób zainicjalizowany

Jeżeli obiekt zawiera wskaźniki do dynamicznie zaalokowanej

pamięci:

A. Jawny destruktor:

• Zapobiega wyciekom pamięci. Zwalnia zasoby podczas usuwania

obiektu.

B. Jawny operator przypisania

• Używany przy przypisywaniu nowej wartości do istniejącego

obiektu.

• Zapewnia, że obiekt jest istotnie kopią innego obiektu, a nie jego

aliasem (inną nazwą).

C. Jawny konstruktor kopiujący

• Używany podczas kopiowania obiektu przy przekazywaniu

parametrów, zwracaniu wartości i inicjalizacji. Zapewnia, że obiekt

jest istotnie kopią innego obiektu, a nie jego aliasem.