【C++ | 构造函数】类的构造函数详解

news2024/10/5 16:27:05

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⏰发布时间⏰：2024-06-06 09:02:26

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  • 🎄一、为什么需要构造函数
  • 🎄二、什么是构造函数
  • 🎄三、使用构造函数
  • 🎄四、默认构造函数
  • 🎄五、成员初始化列表
  • 🎄六、总结

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🎄一、为什么需要构造函数

C++的目标之一是让使用类对象就像使用标准类型一样。如果没有构造函数，就无法创建对象并初始化。下面代码演示了CDate类对象初始化时会报错。

int year = 2001； // 有效初始化

struct thing
{
	char * pn；
	int m;
};
thing amabob = {"wodget", -23};	// 有效初始化

class CDate
{
	int year;
	int mon;
	int day;
};
CDate date = {2024, 06, 05}; // 编译报错

这里CDate类对象初始化出错的原因是，数据部分是私有的，只能通过类成员函数去访问，如果将数据设置为公有会违背“数据隐藏”的思想。所以，我们需要一个成员函数，能够在创建对象时初始化数据部分。C++提供了这样的函数——构造函数。

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🎄二、什么是构造函数

构造函数：专门用于构造新对象、 将值赋给它们的数据成员。

构造函数的函数名和类名相同，没有返回值类型，会在创建对象时自动调用一次，目的是初始化对象。

下面看看怎样声明和定义构造函数? 以 CDate 类为例，代码如下：

class CDate
{
public:
	CDate(int year, int mon, int day); // 构造函数声明
private:
	int m_year;
	int m_mon;
	int m_day;
};

// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{
	m_year = year;
	m_mon = mon;
	m_day = day;
}

在编写类成员函数时，需要注意，参数名不能和类成员名相同，否则最终代码会写出year=year，为了避免这种情况，常见的做法是在数据成员前加m_前缀表示其为类成员。

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🎄三、使用构造函数

C++提供了两种使用构造函数来初始化对象的方式。

  • 1、显式地调用构造函数：
    CDate date = CDate(2024,6,5);
  • 2、隐式地调用构造函数：
    CDate date(2024,6,5);	// 这种形式更紧凑

每次创建类对象（甚至使用 new 动态分配内存）时，C++都自动调用类构造函数。下面是将构造函数与 new 一起使用的方法，这种情况下，对象没有名称，但可以使用指针来管理该对象：

CDate *pDate = new CDate(2024,6,5);

另外，如果编译器支持C++11，则支持下面三种写法：

CDate date = {2024,6,5};	// C++11
CDate date{2024,6,5};
CDate *pDate = new CDate{2024,6,5};

注意：无法使用对象来调用构造函数，因为在构造函数构造出对象之前，对象是不存在的。因此构造函数被用来创建对象，而不能通过对象来调用。

结合上个小节，下面代码演示了怎么声明、定义、使用构造函数：

// g++ 09_Construct_Date.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

class CDate
{
public:
	CDate(int year, int mon, int day); // 构造函数声明

	void show()
	{
		cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;
	}

private:
	int m_year;
	int m_mon;
	int m_day;
};

// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{
	m_year = year;
	m_mon = mon;
	m_day = day;
}

int main()
{
	CDate date = CDate(2024,6,5);
	date.show();
	
	CDate date1(2024,6,6);
	date1.show();
	
	CDate *pDate = new CDate(2024,6,7);
	pDate->show();
	
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

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🎄四、默认构造函数

首先要清楚一点，构造函数可以存在多个，并且形成重载的关系，编译器会根据参数自动选择调用那个构造函数。我们可以改一下上面代码的类如下，多了两个重载的构造函数：

class CDate
{
public:
	CDate(int year, int mon, int day);	// 构造函数声明
	CDate(int year, int mon);			// 构造函数声明
	CDate();							// 构造函数声明

	void show()
	{
		cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;
	}

private:
	int m_year;
	int m_mon;
	int m_day;
};

默认构造函数：如果类没有提供任何的构造函数，则编译器会自动提供一个默认构造函数，它没有参数，也不做任何工作。
CDate 类的默认构造函数可能如下：

CDate::CDate(){
}

在未提供显式初始值去创建对象时会调用默认构造函数，如下：

CDate date;	// 未显示提供初始值，会调用默认构造函数

注意：如果类提供了构造函数，则编译器就不会在提供默认构造函数。如果该类需要使用默认构造函数，则需要程序员在类中为其提供默认构造函数，或者将其中一个构造函数的参数都给默认值。

在设计类时， 通常应提供对所有类成员做隐式初始化的默认构造函数。

上个小节代码中，我们为 CDate 类只提供了一个带有构造函数，所以，如果程序中使用 CDate date; 则会报错：error: no matching function for call to ‘CDate::CDate()’，下面我们修改一下，为其提供一个默认构造函数：

// g++ 09_Construct_Date.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

class CDate
{
public:
	CDate(int year, int mon, int day);	// 构造函数声明
	CDate(){}							// 默认构造函数

	void show()
	{
		cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;
	}

private:
	int m_year;
	int m_mon;
	int m_day;
};

// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{
	m_year = year;
	m_mon = mon;
	m_day = day;
}

int main()
{
	CDate date = CDate(2024,6,5);
	date.show();
	
	CDate date1(2024,6,6);
	date1.show();
	
	CDate *pDate = new CDate(2024,6,7);
	pDate->show();
	
	CDate date_default;
	date_default.show();
	
	return 0;
}

运行结果如下：date_default 对象的值是乱码，因为我们的提供的默认构造没做任何东西，正常编写代码时会做一些初始化动作。
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🎄五、成员初始化列表

在C++中，const修饰的变量必须初始化，引用也必须初始化。如果一个类存在const成员或引用成员，则上面的构造函数无法对这两类成员进行初始化。C++为构造函数提供了 成员初始化列表 来解决这类问题。

成员初始化列表：成员初始化列表由逗号分隔的初始化列表组成(前面带冒号)。它位于构造函数参数列表的右括号之后、函数体左括号之前。

CDate 类的 成员初始化列表 可以写成下面代码：

CDate():m_year(2024), m_mon(1), m_day(1)
{}

注意：成员初始化列表 只能在构造函数中使用。一旦类中出现const成员或引用成员，则编译器会要求每个构造函数都去初始化这两类成员，且必须使用 成员初始化列表。

下面对上个小节的代码修改一下，在 CDate 类中声明一个 const 变量，代码如下：

// g++ 09_Construct_Date.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

class CDate
{
public:
	CDate(int year, int mon, int day);	// 构造函数声明
	//CDate(){}							// 默认构造函数
	CDate():Month(12)					// 默认构造函数
	{
		//Month = 12;		// 报错：assignment of read-only member ‘CDate::Month’
		m_year = 2024;
		m_mon = 1;
		m_day = 1;
	}

	void show()
	{
		cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;
	}

private:
	int m_year;
	int m_mon;
	int m_day;
	const int Month;
};

// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day):Month(12)
{
	m_year = year;
	m_mon = mon;
	m_day = day;
}

int main()
{
	CDate date = CDate(2024,6,5);
	date.show();
	
	CDate date1(2024,6,6);
	date1.show();
	
	CDate *pDate = new CDate(2024,6,7);
	pDate->show();
	
	CDate date_default;
	date_default.show();
	
	return 0;
}

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🎄六、总结

👉本文详细介绍了C++中的构造函数，怎样声明、定义、使用构造函数，默认构造函数，构造函数的成员初始化列表。

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参考：
《C++ Primer Plus》

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