深入理解构造函数：C++ 编程中的基石
一、概念
构造函数(Constructor) 是一种特殊的成员函数，用于在创建对象时初始化对象的状态（即成员变量）。它的主要作用是保证对象在创建时具有有效的初始值。
二、特点
与类同名：
- 构造函数的名称与类名相同，没有返回值（甚至不能写
void）。
自动调用：
- 构造函数在对象创建时自动调用，无需显式调用。
可以重载：
- 构造函数可以有多个版本，依赖于参数个数和类型（重载）。
无返回值：
- 构造函数没有返回值，也不能通过返回值来传递信息。
默认构造函数：
- 如果用户没有定义构造函数，编译器会自动生成一个无参的默认构造函数。
- 如果用户定义了任何构造函数，编译器将不再生成默认构造函数。
三、种类
1. 默认构造函数
无参数的构造函数，称为默认构造函数。
- 作用：初始化对象为默认状态。
- 示例：
class Example {
public:
Example() { // 默认构造函数
cout << "Default constructor called" << endl;
}
};
int main() {
Example obj; // 自动调用默认构造函数
return 0;
}
2. 带参数的构造函数
构造函数可以带参数，用于初始化对象时传递参数。
- 示例：
class Example {
private:
int value;
public:
Example(int v) { // 带参数的构造函数
value = v;
cout << "Constructor called with value: " << value << endl;
}
};
int main() {
Example obj(10); // 调用带参数的构造函数
return 0;
}
3. 拷贝构造函数
拷贝构造函数用于创建一个对象时，以另一个同类型的对象对其初始化。
- 特点：参数是同类的引用类型，通常形式为
ClassName(const ClassName &obj)。 - 示例：
class Example {
private:
int value;
public:
Example(int v) {
value = v;
cout << "Parameterized constructor called" << endl;
}
Example(const Example &obj) { // 拷贝构造函数
value = obj.value;
cout << "Copy constructor called" << endl;
}
};
int main() {
Example obj1(10); // 调用带参数的构造函数
Example obj2 = obj1; // 调用拷贝构造函数
return 0;
}
4. 委托构造函数
一个构造函数可以调用另一个构造函数来简化代码逻辑。
- 示例：
class Example {
private:
int value;
public:
Example() : Example(0) { // 调用另一个构造函数
cout << "Default constructor called" << endl;
}
Example(int v) {
value = v;
cout << "Parameterized constructor called with value: " << value << endl;
}
};
int main() {
Example obj; // 调用默认构造函数，同时委托到带参数的构造函数
return 0;
}
5. 默认和删除的构造函数
- 可以显式指定构造函数为默认的或删除的（C++11 引入）。
- 示例：
class Example {
public:
Example() = default; // 默认构造函数
Example(int) = delete; // 禁止使用此构造函数
};
int main() {
Example obj1; // 可以
// Example obj2(10); // 错误，无法使用删除的构造函数
return 0;
}
四、构造函数的使用与初始化列表
初始化成员变量
可以在构造函数中直接初始化成员变量，或使用 初始化列表 初始化。
- 示例：
class Example {
private:
int a;
int b;
public:
Example(int x, int y) : a(x), b(y) { // 初始化列表
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
}
};
int main() {
Example obj(10, 20); // 调用构造函数
return 0;
}
初始化列表
- 初始化列表在对象构造时直接赋值，而不是先默认构造后再赋值，因此效率更高。
- 某些情况必须使用初始化列表，例如常量成员变量或引用类型。
五、子类构造函数
工作流程
- 创建子类对象时，必须先调用父类的构造函数。
- 如果子类的构造函数没有显式调用父类的构造函数，则会默认调用父类的无参构造函数。
- 如果父类没有无参构造函数，子类必须显式调用父类的某个构造函数。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
class Parent {
public:
Parent(int x) {
cout << "Parent constructor called with value: " << x << endl;
}
};
class Child : public Parent {
public:
Child(int x) : Parent(x) { // 显式调用父类的构造函数
cout << "Child constructor called" << endl;
}
};
int main() {
Child obj(10); // 调用子类构造函数
return 0;
}
输出：
Parent constructor called with value: 10
Child constructor called
六、构造函数的注意点
没有返回值： 构造函数没有返回值，不能使用 return 返回值。
拷贝构造函数的深拷贝与浅拷贝： 如果类中有指针类型成员变量，拷贝构造函数默认执行浅拷贝，这可能会导致资源冲突，建议实现深拷贝。
静态成员的初始化： 静态成员变量需要在类外初始化，不能通过构造函数初始化。
继承中的构造函数：父类的构造函数不会被子类继承，但可以通过子类构造函数显式调用。
构造函数与析构函数的关系
- 析构函数与构造函数相反，用于对象销毁时释放资源。
- 析构函数在子类对象销毁时按照从子类到父类的顺序调用。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;
class Parent {
public:
Parent() { cout << "Parent constructor called" << endl; }
~Parent() { cout << "Parent destructor called" << endl; }
};
class Child : public Parent {
public:
Child() { cout << "Child constructor called" << endl; }
~Child() { cout << "Child destructor called" << endl; }
};
int main() {
Child obj; // 创建子类对象
return 0;
}
输出：
Parent constructor called
Child constructor called
Child destructor called
Parent destructor called
七、总结
- 构造函数是初始化对象的入口，可以重载。
- 带参数构造函数和拷贝构造函数提供了灵活的初始化方式。
- 初始化列表是高效的初始化方式，尤其适合常量或引用类型。
- 父类的构造函数必须在子类构造函数中显式调用（如果没有无参构造函数）。
- 析构函数与构造函数互补，用于释放资源。