C++ 语言特性10 - 委托构造函数

1：什么是委托构造函数？

        在C++中，委托构造函数（Delegating Constructor）是一种特殊的构造函数，它在构造函数的初始化列表中调用同一个类中的另一个构造函数，从而实现代码的复用。这种特性在C++11中引入。

class MyClass {
public:
    // 委托构造函数
    MyClass(int x, int y) : MyClass(x) {
        // 委托给另一个构造函数
    }
    
    // 被委托的构造函数
    MyClass(int x) {
        // 初始化代码
    }
};

2. 委托构造函数在什么场景中使用？

• 代码复用： 当多个构造函数需要执行相同的初始化步骤时，可以使用委托构造函数来避免代码重复。

#include <iostream>
#include <string>

class Person {
public:
    Person() : Person("Unknown", 0) {
        std::cout << "Default constructor called\n";
    }
    
    Person(std::string name) : Person(name, 0) {
        std::cout << "Name constructor called\n";
    }
    
    Person(std::string name, int age) : name(name), age(age) {
        std::cout << "Full constructor called for " << name << std::endl;
    }

private:
    std::string name;
    int age;
};

int main() {
    Person p1;
    Person p2("Alice");
    Person p3("Bob", 30);
    return 0;
}

• 链式委托： 一个构造函数可以委托给另一个构造函数，而后者又可以委托给下一个，形成一个委托链。

class Matrix {
public:
    Matrix() : Matrix(0, nullptr) {
        std::cout << "Default constructor called\n";
    }
    
    Matrix(size_t rows, size_t cols) : Matrix(rows, cols, new double*[rows]) {
        std::cout << "Size constructor called\n";
    }
    
    Matrix(size_t rows, size_t cols, double** data) : rows(rows), cols(cols), data(data) {
        std::cout << "Data constructor called\n";
    }

private:
    size_t rows;
    size_t cols;
    double** data;
};

int main() {
    Matrix mat;
    return 0;
}

• 继承和覆盖： 在继承的类中，可以利用委托构造函数调用基类的构造函数，以确保正确的初始化。

class Base {
public:
    Base(int x) {
        std::cout << "Base constructor with int called\n";
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    // 委托给基类的构造函数
    Derived(double x) : Base(static_cast<int>(x)) {
        std::cout << "Derived constructor with double called\n";
    }
};

int main() {
    Derived d(3.14);
    return 0;
}

3. 注意事项：

• 委托目标的选择： 确保委托的目标构造函数是有效的，并且能够正确初始化对象。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

class Data {
public:
    // 正确的委托目标选择
    Data(const std::string& str) : Data(str.begin(), str.end()) {}
    
    // 正确的初始化列表
    Data(const char* begin, const char* end) {
        // 做一些初始化工作
        for (; begin != end; ++begin) {
            values.push_back(*begin);
        }
        std::cout << "Data initialized with " << values.size() << " elements." << std::endl;
    }

private:
    std::vector<char> values;
};

int main() {
    Data d("Hello");
    return 0;
}

• 构造函数的递归调用： 避免构造函数之间的无限递归调用。

class RecursiveConstructor {
public:
    // 错误：递归调用自身
    RecursiveConstructor() : RecursiveConstructor(42) {}
    
    RecursiveConstructor(int) {
        std::cout << "Constructor called" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // RecursiveConstructor rc; // 这将导致无限递归调用
    return 0;
}

• 资源管理： 在委托构造函数中，确保资源被正确管理和释放。

#include <iostream>

class Resource {
public:
    // 委托构造函数正确地管理资源
    Resource(int id) : Resource(id, new int(id * 10)) {
        std::cout << "Resource ID: " << *data << std::endl;
    }
    
    // 被委托的构造函数
    Resource(int id, int* data) : id(id), data(data) {}
    
    ~Resource() {
        delete data;
    }

private:
    int id;
    int* data;
};

int main() {
    Resource res(1);
    return 0;
}

//在这个例子中，委托构造函数确保了资源（动态分配的整数）被正确地分配和初始化。

• 异常安全： 委托构造函数需要考虑异常安全性，确保在抛出异常时对象处于一致的状态。

#include <iostream>
#include <string>

class ExceptionSafe {
public:
    // 委托构造函数
    ExceptionSafe(const std::string& str) : ExceptionSafe(str.begin(), str.end()) {
        // 做一些可能会抛出异常的操作
        if (str.empty()) {
            throw std::invalid_argument("String is empty");
        }
    }
    
    // 被委托的构造函数
    ExceptionSafe(const char* begin, const char* end) {
        // 做一些初始化工作
        try {
            for (; begin != end; ++begin) {
                values.push_back(*begin);
            }
        } catch (...) {
            // 异常发生时进行清理工作
            std::cout << "Exception caught during initialization." << std::endl;
            throw;
        }
        std::cout << "Data initialized with " << values.size() << " elements." << std::endl;
    }

private:
    std::vector<char> values;
};

int main() {
    try {
        ExceptionSafe es("Hello");
        ExceptionSafe esEmpty("");
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}