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基础知识

C++构造函数详解

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):
		
  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. class Student{
  4. private:
  5. char *m_name;
  6. int m_age;
  7. float m_score;
  8. public:
  9. //声明构造函数
  10. Student(char *name, int age, float score);
  11. //声明普通成员函数
  12. void show();
  13. };
  14. //定义构造函数
  15. Student::Student(char *name, int age, float score){
  16. m_name = name;
  17. m_age = age;
  18. m_score = score;
  19. }
  20. //定义普通成员函数
  21. void Student::show(){
  22. cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<",成绩是"<<m_score<<endl;
  23. }
  24. int main(){
  25. //创建对象时向构造函数传参
  26. Student stu("小明", 15, 92.5f);
  27. stu.show();
  28. //创建对象时向构造函数传参
  29. Student *pstu = new Student("李华", 16, 96);
  30. pstu -> show();
  31. return 0;
  32. }
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):
		
  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. class Student{
  4. private:
  5. char *m_name;
  6. int m_age;
  7. float m_score;
  8. public:
  9. Student();
  10. Student(char *name, int age, float score);
  11. void setname(char *name);
  12. void setage(int age);
  13. void setscore(float score);
  14. void show();
  15. };
  16. Student::Student(){
  17. m_name = NULL;
  18. m_age = 0;
  19. m_score = 0.0;
  20. }
  21. Student::Student(char *name, int age, float score){
  22. m_name = name;
  23. m_age = age;
  24. m_score = score;
  25. }
  26. void Student::setname(char *name){
  27. m_name = name;
  28. }
  29. void Student::setage(int age){
  30. m_age = age;
  31. }
  32. void Student::setscore(float score){
  33. m_score = score;
  34. }
  35. void Student::show(){
  36. if(m_name == NULL || m_age <= 0){
  37. cout<<"成员变量还未初始化"<<endl;
  38. }else{
  39. cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<",成绩是"<<m_score<<endl;
  40. }
  41. }
  42. int main(){
  43. //调用构造函数 Student(char *, int, float)
  44. Student stu("小明", 15, 92.5f);
  45. stu.show();
  46. //调用构造函数 Student()
  47. Student *pstu = new Student();
  48. pstu -> show();
  49. pstu -> setname("李华");
  50. pstu -> setage(16);
  51. pstu -> setscore(96);
  52. pstu -> show();
  53. return 0;
  54. }
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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