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完全掌握C++編程中構(gòu)造函數(shù)使用的超級學(xué)習(xí)教程

 更新時間:2016年01月21日 16:48:34   投稿:goldensun  
這篇文章主要介紹了C++中的構(gòu)造函數(shù),包括C++11標(biāo)準(zhǔn)中的新特性的介紹,十分推薦!需要的朋友可以參考下

構(gòu)造函數(shù)是一種可初始化其類的實例的成員函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)具有與類相同的名稱,沒有返回值。構(gòu)造函數(shù)可以具有任意數(shù)量的參數(shù),類可以具有任意數(shù)量的重載構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)可以具有任何可訪問性(公共、受保護或私有)。如果未定義任何構(gòu)造函數(shù),則編譯器會生成不采用任何參數(shù)的默認構(gòu)造函數(shù);可以通過將默認構(gòu)造函數(shù)聲明為已刪除來重寫此行為。
構(gòu)造函數(shù)順序
構(gòu)造函數(shù)按此順序執(zhí)行工作:
按聲明順序調(diào)用基類和成員構(gòu)造函數(shù)。
如果類派生自虛擬基類,則會將對象的虛擬基指針初始化。
如果類具有或繼承了虛函數(shù),則會將對象的虛函數(shù)指針初始化。虛函數(shù)指針指向類中的虛函數(shù)表,確保虛函數(shù)正確地調(diào)用綁定代碼。
它執(zhí)行自己函數(shù)體中的所有代碼。
下面的示例顯示,在派生類的構(gòu)造函數(shù)中,基類和成員構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序。首先,調(diào)用基構(gòu)造函數(shù),然后按照基類成員在類聲明中出現(xiàn)的順序?qū)@些成員進行初始化,然后,調(diào)用派生構(gòu)造函數(shù)。

#include <iostream>
using namespace std;

class Contained1 {
public:
  Contained1() {
    cout << "Contained1 constructor." << endl;
  }
};

class Contained2 {
public:
  Contained2() {
    cout << "Contained2 constructor." << endl;
  }
};

class Contained3 {
public:
  Contained3() {
    cout << "Contained3 constructor." << endl;
  }
};

class BaseContainer {
public:
  BaseContainer() {
    cout << "BaseContainer constructor." << endl;
  }
private:
  Contained1 c1;
  Contained2 c2;
};

class DerivedContainer : public BaseContainer {
public:
  DerivedContainer() : BaseContainer() {
    cout << "DerivedContainer constructor." << endl;
  }
private:
  Contained3 c3;
};

int main() {
  DerivedContainer dc;
  int x = 3;
}

這是輸出:

Contained1 constructor.
Contained2 constructor.
BaseContainer constructor.
Contained3 constructor.
DerivedContainer constructor.

如果構(gòu)造函數(shù)引發(fā)異常,析構(gòu)的順序與構(gòu)造的順序相反:
構(gòu)造函數(shù)主體中的代碼將展開。
基類和成員對象將被銷毀,順序與聲明順序相反。
如果是非委托構(gòu)造函數(shù),所有完全構(gòu)造的基類對象和成員均將被銷毀。但是,對象本身不是完全構(gòu)造的,因此析構(gòu)函數(shù)不會運行。
成員列表
使用成員初始值設(shè)定項列表從構(gòu)造函數(shù)參數(shù)初始化類成員。此方法使用直接初始化,這比在構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)使用賦值運算符更高效。

class Box {
public:
  Box(int width, int length, int height) 
    : m_width(width), m_length(length), m_height(height) // member init list
  {}
  int Volume() {return m_width * m_length * m_height; }
private:
  int m_width;
  int m_length;
  int m_height;

};

創(chuàng)建 Box 對象:

Box b(42, 21, 12);
cout << "The volume is " << b.Volume();

顯式構(gòu)造函數(shù)
如果類具有帶一個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù),或是如果除了一個參數(shù)之外的所有參數(shù)都具有默認值,則參數(shù)類型可以隱式轉(zhuǎn)換為類類型。例如,如果 Box 類具有一個類似于下面這樣的構(gòu)造函數(shù):

Box(int size): m_width(size), m_length(size), m_height(size){}

可以初始化 Box,如下所示:

Box b = 42;

或?qū)⒁粋€ int 傳遞給采用 Box 的函數(shù):

class ShippingOrder
{
public:
  ShippingOrder(Box b, double postage) : m_box(b), m_postage(postage){}

private:
  Box m_box;
  double m_postage;
}
//elsewhere...
  ShippingOrder so(42, 10.8);


這類轉(zhuǎn)換可能在某些情況下很有用,但更常見的是,它們可能會導(dǎo)致代碼中發(fā)生細微但嚴(yán)重的錯誤。作為一般規(guī)則,應(yīng)對構(gòu)造函數(shù)使用 explicit 關(guān)鍵字(和用戶定義的運算符)以防止出現(xiàn)這種隱式類型轉(zhuǎn)換:

explicit Box(int size): m_width(size), m_length(size), m_height(size){}

構(gòu)造函數(shù)是顯式函數(shù)時,此行會導(dǎo)致編譯器錯誤:ShippingOrder so(42, 10.8);。
默認構(gòu)造函數(shù)
默認構(gòu)造函數(shù)沒有參數(shù);它們遵循略有不同的規(guī)則:
默認構(gòu)造函數(shù)是一個特殊成員函數(shù);如果沒有在類中聲明構(gòu)造函數(shù),則編譯器會提供默認構(gòu)造函數(shù):

class Box {
  Box(int width, int length, int height) 
    : m_width(width), m_length(length), m_height(height){}
};

int main(){

  Box box1{}; // call compiler-generated default ctor
  Box box2;  // call compiler-generated default ctor
}

當(dāng)你調(diào)用默認構(gòu)造函數(shù)并嘗試使用括號時,系統(tǒng)將發(fā)出警告:

class myclass{};
int main(){
myclass mc();   // warning C4930: prototyped function not called (was a variable definition intended?)
}

這是“最棘手的解析”問題的示例。這種示例表達式既可以解釋為函數(shù)的聲明,也可以解釋為對默認構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用,而且 C++ 分析器更偏向于聲明,因此表達式會被視為函數(shù)聲明。
如果聲明了任何非默認構(gòu)造函數(shù),編譯器不會提供默認構(gòu)造函數(shù):

class Box {
  Box(int width, int length, int height) 
    : m_width(width), m_length(length), m_height(height){}
};
private:
  int m_width;
  int m_length;
  int m_height;

};

int main(){

  Box box1(1, 2, 3);
  Box box2{ 2, 3, 4 };
  Box box4;   // compiler error C2512: no appropriate default constructor available
}

如果類沒有默認構(gòu)造函數(shù),將無法通過單獨使用方括號語法來構(gòu)造該類的對象數(shù)組。例如,在前面提到的代碼塊中,框的數(shù)組無法進行如下聲明:

Box boxes[3];  // compiler error C2512: no appropriate default constructor available

但是,你可以使用初始值設(shè)定項列表將框的數(shù)組初始化:

Box boxes[3]{ { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } };

復(fù)制和移動構(gòu)造函數(shù)
復(fù)制構(gòu)造函數(shù)是特殊成員函數(shù),它采用對相同類型對象的引用作為輸入,并創(chuàng)建它的副本。移動也是特殊成員函數(shù)構(gòu)造函數(shù),它將現(xiàn)有對象的所有權(quán)移交給新變量,而不復(fù)制原始數(shù)據(jù)。

顯式默認構(gòu)造函數(shù)和已刪除構(gòu)造函數(shù)
你可以顯式設(shè)置默認復(fù)制構(gòu)造函數(shù)、設(shè)置默認構(gòu)造函數(shù)、移動構(gòu)造函數(shù)、復(fù)制賦值運算符、移動賦值運算符和析構(gòu)函數(shù)。你可以顯式刪除所有特殊成員函數(shù)。
派生類中的構(gòu)造函數(shù)
派生類構(gòu)造函數(shù)始終調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù),因此,在完成任何額外任務(wù)之前,它可以依賴于完全構(gòu)造的基類。調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù)進行派生,例如,如果 ClassA 派生自 ClassB,ClassB 派生自 ClassC,那么首先調(diào)用 ClassC 構(gòu)造函數(shù),然后調(diào)用 ClassB 構(gòu)造函數(shù),最后調(diào)用 ClassA 構(gòu)造函數(shù)。
如果基類沒有默認構(gòu)造函數(shù),則必須在派生類構(gòu)造函數(shù)中提供基類構(gòu)造函數(shù)參數(shù):

class Box {
public:
  Box(int width, int length, int height){
    m_width = width;
    m_length = length;
    m_height = height;
  }

private:
  int m_width;
  int m_length;
  int m_height;
};

class StorageBox : public Box {
public:
  StorageBox(int width, int length, int height, const string label&) : Box(width, length, height){
    m_label = label;
  }
private:
  string m_label;
};

int main(){

  const string aLabel = "aLabel";
  StorageBox sb(1, 2, 3, aLabel);
} 

具有多重繼承的類的構(gòu)造函數(shù)
如果類從多個基類派生,那么將按照派生類聲明中列出的順序調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù):

#include <iostream>
using namespace std;

class BaseClass1 {
public:
  BaseClass1() {
    cout << "BaseClass1 constructor." << endl;
  }
};
class BaseClass2 {
public:
  BaseClass2() {
    cout << "BaseClass2 constructor." << endl;
  }
};
class BaseClass3{
public:
  BaseClass3() {
    cout << "BaseClass3 constructor." << endl;
  }
};
class DerivedClass : public BaseClass1, public BaseClass2, public BaseClass3 {
public:
  DerivedClass() {
    cout << "DerivedClass constructor." << endl;
  }
};

int main() {
  DerivedClass dc;
}

你應(yīng)看到以下輸出:

BaseClass1 constructor.
BaseClass2 constructor.
BaseClass3 constructor.
DerivedClass constructor.

構(gòu)造函數(shù)中的虛函數(shù)
我們建議你謹(jǐn)慎調(diào)用構(gòu)造函數(shù)中的虛函數(shù)?;悩?gòu)造函數(shù)始終在派生類構(gòu)造函數(shù)之前調(diào)用,因此基構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用的函數(shù)是基類版本,而非派生類版本。在下面的示例中,構(gòu)造 DerivedClass 會導(dǎo)致執(zhí)行 BaseClass 的 print_it() 實現(xiàn)早于 DerivedClass 構(gòu)造函數(shù)導(dǎo)致執(zhí)行 DerivedClass 的 print_it() 實現(xiàn):

#include <iostream>
using namespace std;

class BaseClass{
public:
  BaseClass(){
    print_it();
  }
  virtual void print_it() {
    cout << "BaseClass print_it" << endl;
  }
};

class DerivedClass : public BaseClass {
public:
  DerivedClass() {
    print_it();
  }
  virtual void print_it(){
    cout << "Derived Class print_it" << endl;
  }
};

int main() {

  DerivedClass dc;
}

這是輸出:

BaseClass print_it
Derived Class print_it

構(gòu)造函數(shù)和復(fù)合類
包含類類型成員的類稱為“復(fù)合類”。創(chuàng)建復(fù)合類的類類型成員時,調(diào)用類自己的構(gòu)造函數(shù)之前,先調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)包含的類沒有默認構(gòu)造函數(shù)是,必須使用復(fù)合類構(gòu)造函數(shù)中的初始化列表。在之前的 StorageBox 示例中,如果將 m_label 成員變量的類型更改為新的 Label 類,則必須調(diào)用基類構(gòu)造函數(shù),并且將 m_label 變量(位于 StorageBox 構(gòu)造函數(shù)中)初始化:

class Label {
public:
  Label(const string& name, const string& address) { m_name = name; m_address = address; }
  string m_name;
  string m_address;
};

class StorageBox : public Box {
public:
  StorageBox(int width, int length, int height, Label label) 
    : Box(width, length, height), m_label(label){}
private:
  Label m_label;
};

int main(){
// passing a named Label
  Label label1{ "some_name", "some_address" };
  StorageBox sb1(1, 2, 3, label1);

  // passing a temporary label
  StorageBox sb2(3, 4, 5, Label{ "another name", "another address" });

  // passing a temporary label as an initializer list
  StorageBox sb3(1, 2, 3, {"myname", "myaddress"});
}

委托構(gòu)造函數(shù)
委托構(gòu)造函數(shù)調(diào)用同一類中的其他構(gòu)造函數(shù),完成部分初始化工作。在下面的示例中,派生類具有三個構(gòu)造函數(shù),第二個構(gòu)造函數(shù)委托第一個,第三個構(gòu)造函數(shù)委托第二個:

#include <iostream>
using namespace std;

class ConstructorDestructor {
public:
  ConstructorDestructor() {
    cout << "ConstructorDestructor default constructor." << endl;
  }
  ConstructorDestructor(int int1) {
    cout << "ConstructorDestructor constructor with 1 int." << endl;
  }
  ConstructorDestructor(int int1, int int2) : ConstructorDestructor(int1) {
    cout << "ConstructorDestructor constructor with 2 ints." << endl;

    throw exception();
  }
  ConstructorDestructor(int int1, int int2, int int3) : ConstructorDestructor(int1, int2) {
    cout << "ConstructorDestructor constructor with 3 ints." << endl;
  }
  ~ConstructorDestructor() {
    cout << "ConstructorDestructor destructor." << endl;
  }
};

int main() {
  ConstructorDestructor dc(1, 2, 3);
}

這是輸出:

ConstructorDestructor constructor with 1 int.
ConstructorDestructor constructor with 2 ints.
ConstructorDestructor constructor with 3 ints.

所有構(gòu)造函數(shù)完成后,完全初始化的構(gòu)造函數(shù)將立即創(chuàng)建對象。 DerivedContainer(int int1) 成功,但是 DerivedContainer(int int1, int int2) 失敗,并調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。

class ConstructorDestructor {
public:
  ConstructorDestructor() {
    cout << "ConstructorDestructor default constructor." << endl;
  }
  ConstructorDestructor(int int1) {
    cout << "ConstructorDestructor constructor with 1 int." << endl;
  }
  ConstructorDestructor(int int1, int int2) : ConstructorDestructor(int1) {
    cout << "ConstructorDestructor constructor with 2 ints." << endl;
    throw exception();
  }
  ConstructorDestructor(int int1, int int2, int int3) : ConstructorDestructor(int1, int2) {
    cout << "ConstructorDestructor constructor with 3 ints." << endl;
  }

  ~ConstructorDestructor() {
    cout << "ConstructorDestructor destructor." << endl;
  }
};

int main() {

  try {
    ConstructorDestructor cd{ 1, 2, 3 };
  }
  catch (const exception& ex){
  }
}

輸出:

ConstructorDestructor constructor with 1 int.
ConstructorDestructor constructor with 2 ints.
ConstructorDestructor destructor.

繼承構(gòu)造函數(shù) (C++11)
派生類可以使用 using 聲明從直接基類繼承構(gòu)造函數(shù),如下面的示例所示:

#include <iostream>
using namespace std;

class Base
{
public:  
  Base() { cout << "Base()" << endl; }
  Base(const Base& other) { cout << "Base(Base&)" << endl; }
  explicit Base(int i) : num(i) { cout << "Base(int)" << endl; }
  explicit Base(char c) : letter(c) { cout << "Base(char)" << endl; }

private:
  int num;
  char letter;
};

class Derived : Base
{
public:
  // Inherit all constructors from Base
  using Base::Base;

private:
  // Can't initialize newMember from Base constructors.
  int newMember{ 0 };
};


int main(int argc, char argv[])
{
  cout << "Derived d1(5) calls: "; 
  Derived d1(5);
  cout << "Derived d1('c') calls: ";
  Derived d2('c');
  cout << "Derived d3 = d2 calls: " ;
  Derived d3 = d2;
  cout << "Derived d4 calls: ";
  Derived d4; 

  // Keep console open in debug mode:
  cout << endl << "Press Enter to exit.";
  char in[1];
  cin.getline(in, 1);
  return 0;
}

輸出:
Derived d1(5) calls: Base(int)
Derived d1('c') calls: Base(char)
Derived d3 = d2 calls: Base(Base&)
Derived d4 calls: Base()
Press Enter to exit.

using 語句可將來自基類的所有構(gòu)造函數(shù)引入范圍(除了簽名與派生類中的構(gòu)造函數(shù)相同的構(gòu)造函數(shù))。一般而言,當(dāng)派生類未聲明新數(shù)據(jù)成員或構(gòu)造函數(shù)時,最好使用繼承構(gòu)造函數(shù)。
如果類型指定基類,則類模板可以從類型參數(shù)繼承所有構(gòu)造函數(shù):

template< typename T >
class Derived : T {
  using T::T;  // declare the constructors from T
  // ...
};

如果基類的構(gòu)造函數(shù)具有相同簽名,則派生類無法從多個基類繼承。
聲明構(gòu)造函數(shù)的規(guī)則
構(gòu)造函數(shù)與它的類的名稱相同。可以聲明任意數(shù)量的構(gòu)造函數(shù),這取決于重載函數(shù)的規(guī)則。

argument-declaration-list 可能為空。
C++ 定義兩種特殊的構(gòu)造函數(shù)(默認構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制構(gòu)造函數(shù)),如下表所述。

2016121164801106.png (530×137)

默認構(gòu)造函數(shù)和復(fù)制構(gòu)造函數(shù)

默認構(gòu)造函數(shù)可在沒有參數(shù)的情況下調(diào)用。但是,如果所有參數(shù)都有默認值,則可以用參數(shù)列表聲明默認構(gòu)造函數(shù)。同樣,復(fù)制構(gòu)造函數(shù)必須接受對相同類類型的引用的單一參數(shù)??梢蕴峁┒鄠€參數(shù),前提是所有后續(xù)參數(shù)都有默認值。
如果未提供任何構(gòu)造函數(shù),則編譯器將嘗試生成默認構(gòu)造函數(shù)。如果未提供復(fù)制構(gòu)造函數(shù),則編譯器將嘗試生成一個。這些編譯器生成的構(gòu)造函數(shù)被視為公共成員函數(shù)。如果使用屬于對象但不屬于引用的第一個參數(shù)指定復(fù)制構(gòu)造函數(shù),則將生成錯誤。
編譯器生成的默認構(gòu)造函數(shù)將設(shè)置對象(如上文所述,初始化 vftables 和 vbtables),并調(diào)用基類和成員的默認構(gòu)造函數(shù),但是它不執(zhí)行任何其他操作。僅當(dāng)基類和成員構(gòu)造函數(shù)存在、可訪問并且無歧義時才會調(diào)用它們。
編譯器生成的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將設(shè)置新的對象,并對要復(fù)制的對象的內(nèi)容按成員復(fù)制。如果基類或成員構(gòu)造函數(shù)存在,則將調(diào)用它們;否則將執(zhí)行按位復(fù)制。
如果類 type 的所有基類和成員類均具有接受 const 參數(shù)的復(fù)制構(gòu)造函數(shù),則編譯器生成的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將接受 const type& 類型的單個參數(shù)。否則,編譯器生成的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將接受 type& 類型的單個參數(shù)。
您可以使用構(gòu)造函數(shù)初始化 const 或 volatile 對象,但是,構(gòu)造函數(shù)本身不能聲明為 const 或 volatile。構(gòu)造函數(shù)的唯一合法存儲類是 inline;將任何其他存儲類修飾符(包括 __declspec 關(guān)鍵字)與構(gòu)造函數(shù)一起使用將導(dǎo)致編譯器錯誤。
stdcall 調(diào)用約定用于使用 __stdcall 關(guān)鍵字聲明的靜態(tài)成員函數(shù)和全局函數(shù),且不使用變量參數(shù)列表。對非靜態(tài)成員函數(shù)(如構(gòu)造函數(shù))使用 __stdcall 關(guān)鍵字時,編譯器將使用 thiscall 調(diào)用約定。
基類的構(gòu)造函數(shù)不由派生類繼承。創(chuàng)建派生類類型的對象時,該對象將從基類組件開始進行構(gòu)造;然后移到派生類組件。由于整個對象有一部分已初始化,因此編譯器使用每個基類的構(gòu)造函數(shù)(虛擬派生的情況除外,如初始化基類中所述)。
顯式調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
可以在程序中顯式調(diào)用構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建給定類型的對象。例如,若要創(chuàng)建描述某行末尾的兩個 Point 對象,請編寫以下代碼:

DrawLine( Point( 13, 22 ), Point( 87, 91 ) );

創(chuàng)建類型 Point 的兩個對象,將其傳遞給函數(shù) DrawLine,并在表達式(函數(shù)調(diào)用)的末尾將其銷毀。
在其中顯式調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的另一個上下文正在進行初始化:

Point pt = Point( 7, 11 );

使用接受類型為 Point 的兩個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建和初始化類型為 int 的對象。
通過顯式調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的對象(如上面的兩個示例)未進行命名,并且該對象具有在其中創(chuàng)建它們的表達式的生存期。 臨時對象中更詳細地討論了這一點。
通常,從構(gòu)造函數(shù)的內(nèi)部調(diào)用所有成員函數(shù)是安全的,因為該對象在用戶代碼的第一行執(zhí)行之前已完全設(shè)置(已初始化虛擬表等)。但是,在構(gòu)造或析構(gòu)期間,成員函數(shù)調(diào)用抽象基類的虛擬成員函數(shù)可能是不安全的。
構(gòu)造函數(shù)可以調(diào)用虛函數(shù)。調(diào)用虛函數(shù)時,調(diào)用的函數(shù)將是為構(gòu)造函數(shù)自己的類定義的函數(shù)(或從其基類繼承)。以下示例演示從構(gòu)造函數(shù)的內(nèi)部調(diào)用虛函數(shù)時發(fā)生的情況:

// specl_calling_virtual_functions.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>

using namespace std;
class Base
{
public:
  Base();       // Default constructor.
  virtual void f();  // Virtual member function.
};

Base::Base()
{
  cout << "Constructing Base sub-object\n";
  f();        // Call virtual member function
}            // from inside constructor.

void Base::f()
{
  cout << "Called Base::f()\n";
}

class Derived : public Base
{
public:
  Derived();     // Default constructor.
  void f();      // Implementation of virtual
};           // function f for this class.

Derived::Derived()
{
  cout << "Constructing Derived object\n";
}

void Derived::f()
{
  cout << "Called Derived::f()\n";
}

int main()
{
  Derived d;
}

在運行前面的程序時,聲明 Derived d 將產(chǎn)生以下事件序列:
調(diào)用類 Derived (Derived::Derived) 的構(gòu)造函數(shù)。
在輸入 Derived 類的構(gòu)造函數(shù)的主體之前,調(diào)用類 Base (Base::Base) 的構(gòu)造函數(shù)。
Base::Base 調(diào)用函數(shù) f,該函數(shù)是一個虛函數(shù)。通常,將調(diào)用 Derived::f,因為對象 d 屬于類型 Derived。由于 Base::Base 函數(shù)是構(gòu)造函數(shù),因此該對象不屬于 Derived 類型,并且將調(diào)用 Base::f。

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