• C++构造函数详解

    在C++中,有一种特殊的成员函数,它的名字和类名相同,没有返回值,不需要用户显式调用(用户也不能调用),而是在创建对象时自动执行。这种特殊的成员函数就是构造函数(Constructor)

    在《C++类成员的访问权限以及类的封装》一节中,我们通过成员函数 setname()、setage()、setscore() 分别为成员变量 name、age、score 赋值,这样做虽然有效,但显得有点麻烦。有了构造函数,我们就可以简化这项工作,在创建对象的同时为成员变量赋值,请看下面的代码(示例1):

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Student{
    private:
        char *m_name;
        int m_age;
        float m_score;
    public:
        //声明构造函数
        Student(char *name, int age, float score);
        //声明普通成员函数
        void show();
    };
    
    //定义构造函数
    Student::Student(char *name, int age, float score){
        m_name = name;
        m_age = age;
        m_score = score;
    }
    //定义普通成员函数
    void Student::show(){
        cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<",成绩是"<<m_score<<endl;
    }
    
    int main(){
        //创建对象时向构造函数传参
        Student stu("小明", 15, 92.5f);
        stu.show();
        //创建对象时向构造函数传参
        Student *pstu = new Student("李华", 16, 96);
        pstu -> show();
    
        return 0;
    }

    运行结果:
    小明的年龄是15,成绩是92.5
    李华的年龄是16,成绩是96

    该例在 Student 类中定义了一个构造函数Student(char *, int, float),它的作用是给三个 private 属性的成员变量赋值。要想调用该构造函数,就得在创建对象的同时传递实参,并且实参由( )包围,和普通的函数调用非常类似。

    在栈上创建对象时,实参位于对象名后面,例如Student stu("小明", 15, 92.5f);在堆上创建对象时,实参位于类名后面,例如new Student("李华", 16, 96)

    构造函数必须是 public 属性的,否则创建对象时无法调用。当然,设置为 private、protected 属性也不会报错,但是没有意义。

    构造函数没有返回值,因为没有变量来接收返回值,即使有也毫无用处,这意味着:

    • 不管是声明还是定义,函数名前面都不能出现返回值类型,即使是 void 也不允许;
    • 函数体中不能有 return 语句。

    构造函数的重载

    和普通成员函数一样,构造函数是允许重载的。一个类可以有多个重载的构造函数,创建对象时根据传递的实参来判断调用哪一个构造函数。

    构造函数的调用是强制性的,一旦在类中定义了构造函数,那么创建对象时就一定要调用,不调用是错误的。如果有多个重载的构造函数,那么创建对象时提供的实参必须和其中的一个构造函数匹配;反过来说,创建对象时只有一个构造函数会被调用

    对示例1中的代码,如果写作Student stu或者new Student就是错误的,因为类中包含了构造函数,而创建对象时却没有调用。

    更改示例1的代码,再添加一个构造函数(示例2):

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Student{
    private:
        char *m_name;
        int m_age;
        float m_score;
    public:
        Student();
        Student(char *name, int age, float score);
        void setname(char *name);
        void setage(int age);
        void setscore(float score);
        void show();
    };
    
    Student::Student(){
        m_name = NULL;
        m_age = 0;
        m_score = 0.0;
    }
    Student::Student(char *name, int age, float score){
        m_name = name;
        m_age = age;
        m_score = score;
    }
    void Student::setname(char *name){
        m_name = name;
    }
    void Student::setage(int age){
        m_age = age;
    }
    void Student::setscore(float score){
        m_score = score;
    }
    void Student::show(){
        if(m_name == NULL || m_age <= 0){
            cout<<"成员变量还未初始化"<<endl;
        }else{
            cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<",成绩是"<<m_score<<endl;
        }
    }
    
    int main(){
        //调用构造函数 Student(char *, int, float)
        Student stu("小明", 15, 92.5f);
        stu.show();
    
        //调用构造函数 Student()
        Student *pstu = new Student();
        pstu -> show();
        pstu -> setname("李华");
        pstu -> setage(16);
        pstu -> setscore(96);
        pstu -> show();
    
        return 0;
    }

    运行结果:
    小明的年龄是15,成绩是92.5
    成员变量还未初始化
    李华的年龄是16,成绩是96

    构造函数Student(char *, int, float)为各个成员变量赋值,构造函数Student()将各个成员变量的值设置为空,它们是重载关系。根据Student()创建对象时不会赋予成员变量有效值,所以还要调用成员函数 setname()、setage()、setscore() 来给它们重新赋值。

    构造函数在实际开发中会大量使用,它往往用来做一些初始化工作,例如对成员变量赋值、预先打开文件等。

    默认构造函数

    如果用户自己没有定义构造函数,那么编译器会自动生成一个默认的构造函数,只是这个构造函数的函数体是空的,也没有形参,也不执行任何操作。比如上面的 Student 类,默认生成的构造函数如下:

    Student(){}

    一个类必须有构造函数,要么用户自己定义,要么编译器自动生成。一旦用户自己定义了构造函数,不管有几个,也不管形参如何,编译器都不再自动生成。在示例1中,Student 类已经有了一个构造函数Student(char *, int, float),也就是我们自己定义的,编译器不会再额外添加构造函数Student(),在示例2中我们才手动添加了该构造函数。

    实际上编译器只有在必要的时候才会生成默认构造函数,而且它的函数体一般不为空。默认构造函数的目的是帮助编译器做初始化工作,而不是帮助程序员。这是C++的内部实现机制,这里不再深究,初学者可以按照上面说的“一定有一个空函数体的默认构造函数”来理解。

    最后需要注意的一点是,调用没有参数的构造函数也可以省略括号。对于示例2的代码,在栈上创建对象可以写作Student stu()Student stu,在堆上创建对象可以写作Student *pstu = new Student()Student *pstu = new Student,它们都会调用构造函数 Student()。

    以前我们就是这样做的,创建对象时都没有写括号,其实是调用了默认的构造函数。

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