深入解析C++中派生類的構(gòu)造函數(shù)
基類的構(gòu)造函數(shù)不能被繼承，在聲明派生類時(shí)，對(duì)繼承過(guò)來(lái)的成員變量的初始化工作也要由派生類的構(gòu)造函數(shù)來(lái)完成。所以在設(shè)計(jì)派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，不僅要考慮派生類新增的成員變量，還要考慮基類的成員變量，要讓它們都被初始化。
解決這個(gè)問(wèn)題的思路是：在執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。
下面的例子展示了如何在派生類的構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。
#include<iostream>
using namespace std;
//基類
class People{
protected:
char *name;
int age;
public:
People(char*, int);
};
People::People(char *name, int age): name(name), age(age){}
//派生類
class Student: public People{
private:
float score;
public:
Student(char*, int, float);
void display();
};
//調(diào)用了基類的構(gòu)造函數(shù)
Student::Student(char *name, int age, float score): People(name, age){
this->score = score;
}
void Student::display(){
cout<<name<<"的年齡是"<<age<<"，成績(jī)是"<<score<<endl;
}
int main(){
Student stu("小明", 16, 90.5);
stu.display();
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果為：
小明的年齡是16，成績(jī)是90.5
請(qǐng)注意代碼第23行：
Student::Student(char *name, int age, float score): People(name, age)
這是派生類 Student 的構(gòu)造函數(shù)的寫法。冒號(hào)前面是派生類構(gòu)造函數(shù)的頭部，這和我們以前介紹的構(gòu)造函數(shù)的形式一樣，但它的形參列表包括了初始化基類和派生類的成員變量所需的數(shù)據(jù)；冒號(hào)后面是對(duì)基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，這和普通構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)初始化表非常類似。
實(shí)際上，你可以將對(duì)基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用和參數(shù)初始化表放在一起，如下所示：
Student::Student(char *name, int age, float score): People(name, age), score(score){}
基類構(gòu)造函數(shù)和初始化表用逗號(hào)隔開。
需要注意的是：冒號(hào)后面是對(duì)基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，而不是聲明，所以括號(hào)里的參數(shù)是實(shí)參，它們不但可以是派生類構(gòu)造函數(shù)總參數(shù)表中的參數(shù)，還可以是局部變量、常量等。如下所示：
Student::Student(char *name, int age, float score): People("李磊", 20)
基類構(gòu)造函數(shù)調(diào)用規(guī)則
事實(shí)上，通過(guò)派生類創(chuàng)建對(duì)象時(shí)必須要調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，這是語(yǔ)法規(guī)定。也就是說(shuō)，定義派生類構(gòu)造函數(shù)時(shí)最好指明基類構(gòu)造函數(shù)；如果不指明，就調(diào)用基類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)（不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)）；如果沒有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，那么編譯失敗。
請(qǐng)看下面的例子：
#include<iostream>
using namespace std;
//基類
class People{
protected:
char *name;
int age;
public:
People();
People(char*, int);
};
People::People(){
this->name = "xxx";
this->age = 0;
}
People::People(char *name, int age): name(name), age(age){}
//派生類
class Student: public People{
private:
float score;
public:
Student();
Student(char*, int, float);
void display();
};
Student::Student(){
this->score = 0.0;
}
Student::Student(char *name, int age, float score): People(name, age){
this->score = score;
}
void Student::display(){
cout<<name<<"的年齡是"<<age<<"，成績(jī)是"<<score<<endl;
}
int main(){
Student stu1;
stu1.display();
Student stu2("小明", 16, 90.5);
stu2.display();
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果：
xxx的年齡是0，成績(jī)是0 小明的年齡是16，成績(jī)是90.5
創(chuàng)建對(duì)象 stu1 時(shí)，執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù) Student::Student()，它并沒有指明要調(diào)用基類的哪一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，從運(yùn)行結(jié)果可以很明顯地看出來(lái)，系統(tǒng)默認(rèn)調(diào)用了不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，也就是 People::People()。
創(chuàng)建對(duì)象 stu2 時(shí)，執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù) Student::Student(char *name, int age, float score)，它指明了基類的構(gòu)造函數(shù)。
在第31行代碼中，如果將 People(name, age) 去掉，也會(huì)調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，stu2.display() 的輸出結(jié)果將變?yōu)椋?br /> xxx的年齡是0，成績(jī)是90.5
如果將基類 People 中不帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)刪除，那么會(huì)發(fā)生編譯錯(cuò)誤，因?yàn)閯?chuàng)建對(duì)象 stu1 時(shí)沒有調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)。
總結(jié)：如果基類有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，那么在派生類構(gòu)造函數(shù)中可以不指明，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)調(diào)用；如果沒有，那么必須要指明，否則系統(tǒng)不知道如何調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。
構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序
為了搞清這個(gè)問(wèn)題，我們不妨先來(lái)看一個(gè)例子：
#include<iostream>
using namespace std;
//基類
class People{
protected:
char *name;
int age;
public:
People();
People(char*, int);
};
People::People(): name("xxx"), age(0){
cout<<"PeoPle::People()"<<endl;
}
People::People(char *name, int age): name(name), age(age){
cout<<"PeoPle::People(char *, int)"<<endl;
}
//派生類
class Student: public People{
private:
float score;
public:
Student();
Student(char*, int, float);
};
Student::Student(): score(0.0){
cout<<"Student::Student()"<<endl;
}
Student::Student(char *name, int age, float score): People(name, age), score(score){
cout<<"Student::Student(char*, int, float)"<<endl;
}
int main(){
Student stu1;
cout<<"--------------------"<<endl;
Student stu2("小明", 16, 90.5);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果：
PeoPle::People() Student::Student() -------------------- PeoPle::People(char *, int) Student::Student(char*, int, float)
從運(yùn)行結(jié)果可以清楚地看到，當(dāng)創(chuàng)建派生類對(duì)象時(shí)，先調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)，再調(diào)用派生類構(gòu)造函數(shù)。如果繼承關(guān)系有好幾層的話，例如：
A --> B --> C
那么則創(chuàng)建C類對(duì)象時(shí)，構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序?yàn)椋?br />
A類構(gòu)造函數(shù) --> B類構(gòu)造函數(shù) --> C類構(gòu)造函數(shù)
構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序是按照繼承的層次自頂向下、從基類再到派生類的。
C++有子對(duì)象的派生類的構(gòu)造函數(shù)
類的數(shù)據(jù)成員不但可以是標(biāo)準(zhǔn)型（如int、char）或系統(tǒng)提供的類型（如string），還可以包含類對(duì)象，如可以在聲明一個(gè)類時(shí)包含這樣的數(shù)據(jù)成員：
Student s1; //Student是已聲明的類名，s1是Student類的對(duì)象
這時(shí)，s1就是類對(duì)象中的內(nèi)嵌對(duì)象，稱為子對(duì)象(subobject)，即對(duì)象中的對(duì)象。
那么，在對(duì)數(shù)據(jù)成員初始化時(shí)怎樣對(duì)子對(duì)象初始化呢？請(qǐng)仔細(xì)分析下面程序，特別注意派生類構(gòu)造函數(shù)的寫法。
[例] 包含子對(duì)象的派生類的構(gòu)造函數(shù)。為了簡(jiǎn)化程序以易于閱讀，這里設(shè)基類Student的數(shù)據(jù)成員只有兩個(gè)，即num和name。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student//聲明基類
{
public: //公用部分
Student(int n, string nam ) //基類構(gòu)造函數(shù)，與例11.5相同
{
num=n;
name=nam;
}
void display( ) //成員函數(shù)，輸出基類數(shù)據(jù)成員
{
cout<<"num:"<<num<<endl<<"name:"<<name<<endl;
}
protected: //保護(hù)部分
int num;
string name;
};
class Student1: public Student //聲明公用派生類Student1
{
public:
Student1(int n, string nam,int n1, string nam1,int a, string ad):Student(n,nam),monitor(n1,nam1) //派生類構(gòu)造函數(shù)
{
age=a;
addr=ad;
}
void show( )
{
cout<<"This student is:"<<endl;
display(); //輸出num和name
cout<<"age: "<<age<<endl; //輸出age
cout<<"address: "<<addr<<endl<<endl; //輸出addr
}
void show_monitor( ) //成員函數(shù)，輸出子對(duì)象
{
cout<<endl<<"Class monitor is:"<<endl;
monitor.display( ); //調(diào)用基類成員函數(shù)
}
private: //派生類的私有數(shù)據(jù)
Student monitor; //定義子對(duì)象(班長(zhǎng))
int age;
string addr;
};
int main( )
{
Student1 stud1(10010,"Wang-li",10001,"Li-sun",19,"115 Beijing Road,Shanghai");
stud1.show( ); //輸出學(xué)生的數(shù)據(jù)
stud1.show_monitor(); //輸出子對(duì)象的數(shù)據(jù)
return 0;
}
運(yùn)行時(shí)的輸出如下：
This student is: num: 10010 name: Wang-li age: 19 address:115 Beijing Road,Shanghai Class monitor is: num:10001 name:Li-sun
請(qǐng)注意在派生類Student1中有一個(gè)數(shù)據(jù)成員：
Student monitor; //定義子對(duì)象 monitor(班長(zhǎng))
“班長(zhǎng)”的類型不是簡(jiǎn)單類型(如int、char、float等)，它是Student類的對(duì)象。我們知道， 應(yīng)當(dāng)在建立對(duì)象時(shí)對(duì)它的數(shù)據(jù)成員初始化。那么怎樣對(duì)子對(duì)象初始化呢？顯然不能在聲明派生類時(shí)對(duì)它初始化（如Student monitor(10001, "Li-fun");），因?yàn)轭愂浅橄箢愋?，只是一個(gè)模型，是不能有具體的數(shù)據(jù)的，而且每一個(gè)派生類對(duì)象的子對(duì)象一般是不相同的（例如學(xué)生A、B、C的班長(zhǎng)是A，而學(xué)生D、E、F的班長(zhǎng)是F）。因此子對(duì)象的初始化是在建立派生類時(shí)通過(guò)調(diào)用派生類構(gòu)造函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
派生類構(gòu)造函數(shù)的任務(wù)應(yīng)該包括3個(gè)部分:
- 對(duì)基類數(shù)據(jù)成員初始化；
- 對(duì)子對(duì)象數(shù)據(jù)成員初始化；
- 對(duì)派生類數(shù)據(jù)成員初始化。
程序中派生類構(gòu)造函數(shù)首部如下：
Student1(int n, string nam,int n1, string nam1,int a, string ad):
Student(n,nam),monitor(n1,nam1)
在上面的構(gòu)造函數(shù)中有6個(gè)形參，前兩個(gè)作為基類構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)，第3、第4個(gè)作為子對(duì)象構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)，第5、第6個(gè)是用作派生類數(shù)據(jù)成員初始化的。
歸納起來(lái)，定義派生類構(gòu)造函數(shù)的一般形式為： 派生類構(gòu)造函數(shù)名(總參數(shù)表列): 基類構(gòu)造函數(shù)名(參數(shù)表列), 子對(duì)象名(參數(shù)表列)
{
派生類中新增數(shù)成員據(jù)成員初始化語(yǔ)句
}
執(zhí)行派生類構(gòu)造函數(shù)的順序是：
調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)，對(duì)基類數(shù)據(jù)成員初始化；
調(diào)用子對(duì)象構(gòu)造函數(shù)，對(duì)子對(duì)象數(shù)據(jù)成員初始化；
再執(zhí)行派生類構(gòu)造函數(shù)本身，對(duì)派生類數(shù)據(jù)成員初始化。
派生類構(gòu)造函數(shù)的總參數(shù)表列中的參數(shù)，應(yīng)當(dāng)包括基類構(gòu)造函數(shù)和子對(duì)象的參數(shù)表列中的參數(shù)?；悩?gòu)造函數(shù)和子對(duì)象的次序可以是任意的，如上面的派生類構(gòu)造函數(shù)首部可以寫成
Student1(int n, string nam,int n1, string nam1,int a, string ad): monitor(n1,nam1),Student(n,nam)
編譯系統(tǒng)是根據(jù)相同的參數(shù)名(而不是根據(jù)參數(shù)的順序)來(lái)確立它們的傳遞關(guān)系的。但是習(xí)慣上一般先寫基類構(gòu)造函數(shù)。
如果有多個(gè)子對(duì)象，派生類構(gòu)造函數(shù)的寫法依此類推，應(yīng)列出每一個(gè)子對(duì)象名及其參數(shù)表列。
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