构造函数深入理解

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构造函数

构造函数体赋值

在创建对象时，编译器通过调用构造函数，给对象中各个成员变量一个合适的初始值

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_year = year;_month = month;_day = day;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

虽然上述构造函数调用之后，对象中已经有了一个初始值，但是不能将其称为对对象中成员变量
的初始化，构造函数体中的语句只能将其称为赋初值，而不能称作初始化。因为初始化只能初始
化一次，而构造函数体内可以多次赋值。

初始化列表

初始化列表格式

初始化列表：以一个冒号开始，接着是一个以逗号分隔的数据成员列表，每个"成员变量"后面跟
一个放在括号中的初始值或表达式。

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day): _year(year), _month(month), _day(day){}/*  Date(int year, int month, int day)之前的构造函数格式{_year = year;_day = day;_month = month;}*/private:int _year;int _month;int _day;
};

下面的写法都是错误的

初始化列表的意义以及注意点

const修饰的成员变量初始化

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){_n = 1;_year = year;_day = day;_month=month;}private:int _year;int _month;int _day;const int _n;
};
int main()
{Date d1(2024, 5, 14);return 0;
}

const int _n不能够初始化


对于下面的代码我们都知道,这是声明,当对象实例化的时候他们才会整体定义,比如Date d1(2024,5,14)

private:int _year;int _month;int _day;const int _n;

但是有些成员在定义的时候是必须初始化的,就如 const int _n,因为const修饰了int_n,const只有一次修改的机会就是在初始化的时候,初始化的时候没有被修改,就会导致后面要想再修改就不可能了,因为const不允许修改被修饰的变量

对象成员具体初始化的地方

那对象成员具体初始化的地方都在哪呢?

上图我们可以认为是具体的初始化吗?来看看下面的图片

定义和初始化应该只有一个位置,但是上图中我们对_year进行了两次初始化,那这是开辟了两次空间吗?
当然不是,这样的情况我们并不想让他发生
所以构造函数才有了初始化列表,初始化列表是每个成员变量定义初始化的位置,也就是说想_year=1这样重复初始化的就别出现在初始化列表当中了


上图中_month和_day默认初始化为0
在之前的构造函数当中,有提到过缺省值

缺省值存在的意义

private:int _year=2;int _month=1;int _day=3;const int _n=1;

这里的_year _month _day _n的缺省值分别为2 1 3 1,而这个缺省值其实就是为初始化列表准备的,当初始化列表当中什么都没有的时候,缺省值就发挥作用了

例子1

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day){}void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << _n << endl;}
private:int _year=2;int _month=1;int _day=3;const int _n=1;
};
int main()
{Date d1(2024, 5, 14);d1.Print();return 0;
}

例子2

_year输出的结果是2因为在初始化列表当中我们对_year初始化成了2,所以并没有用到缺省值
_month输出结果是一个随机值因为_month即没给缺省值,又没对其进行初始化
_day输出结果是0,虽然_day给了缺省值,但是在初始化列表当中没有具体给初始化值,所以_day最后初始化的值为0(具体为什么我也不清楚,可能就觉得既然你都有缺省值了,要想让_day=缺省值,就不要在初始化列表里面写_day(),这样让人感觉你就像让_day默认初始化成0)
_n输出结果是4因为给的缺省值是4,虽然在初始化列表当中没有写n,但是初始化列表会用这个缺省值给n进行初始化

初始化与赋值

知道了初始化列表的用处后我们看看下面这个代码

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day):_year(1),_month(2), _day(3),_n(4){_year = year;_month = month;_day = day;_year = 1;}void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << _n << endl;}
private:int _year=1;int _month;int _day=2;const int _n=4;
};
int main()
{Date d1(2024, 5, 14);d1.Print();return 0;
}

结果是1/5/14/4,为什么不是1/2/3/4呢?不是说初始化列表值允许初始化1次吗?
初始化的确只能初始化1次,但是赋值可以赋值很多次
所以大括号里面的_year=year…其实是对_year…赋值

并且从这个例子我们也可以看出谁才是初始化,因为按照程序运行的顺序,初始化必然是排在最前面的,赋值是在初始化成功的基础上才能进行

尽量使用初始化列表初始化，因为不管你是否使用初始化列表，对于自定义类型成员变量，一定会先使用初始化列表初始化,所以最终的写法如下

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day):_year(year),_month(month), _day(day),_n(4){}void Print(){cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << _n << endl;}
private:int _year=1;int _month;int _day=2;const int _n=4;
};
int main()
{Date d1(2024, 5, 14);d1.Print();return 0;
}

注意:
1. 每个成员变量在初始化列表中只能出现一次(初始化只能初始化一次)
2. 类中包含以下成员，必须放在初始化列表位置进行初始化：
引用成员变量
const成员变量
自定义类型成员(且该类没有默认构造函数时)

引用成员变量的初始化

为什么引用也要房子初始化列表当中呢?
在写引用的文章当中说过引用必须要在定义的时候初始化

注意点1

因为是引用,所以在初始化的时候我们可以填入成员变量,如下图_ref是_year的别名

注意点2

但同时也需要注意因为_ref是引用,所以在初始化的时候需要注意不可以成为const修饰成员的别名

我的疑惑

在写到这里的时候我还在想像这种引用放在初始化列表开始的位置,在_year还没初始化的时候,就让_ref作为_year的别名会不会报错呢?

这里我说一下我自己的想法,因为_year已经声明了,而_ref作为_year的别名,由于_year没有初始化,所以_ref只是套了一个空壳子,单号_year初始化后,_ref才真正的初始化成功
为了验证想法我见year的缺省值删掉,并且不在初始化列表当中加入_year,最后输出的是随机值

这时我有一点疑惑,如果没有初始化_year那_year应该只有一个声明才对,只有一个声明就说明_year没有空间,输出的时候应该会报错才对
于是我打印了一下_year和_ref的地址,发现他们是有地址的,说明_year和_ref是存在的
为了解释这种情况我觉得可能是在定义这个对象的时候想_year这些成员变量就已经有空间了,但是又和前面所的知识冲突,也可能是我自己没学懂😕😕😕

自定义类型成员初始化

例子1

class A
{
public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A(int a=0)" << endl;}
private:int _a;
};
class Date
{
public:Date(int year, int month, int day):_ref(_year), _month(month), _day(day), _n(4)   {}void Print(){cout << &_year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << _n << "/" << &_ref << endl;}
private:int _year;int _month;int _day=2;const int _n=4;int& _ref;A _aa;
};
int main()
{Date d1(2024, 5, 14);d1.Print();return 0;
}

现在有一个自定义类型A,将A_aa的声明放在Date的成员声明里,但是A_aa没有在Date的初始化列表当中定义,那A_aa会不会被定义呢?

我们需要理解下面这句话
我们不写默认构造函数,编译器会自动生成,编译器自动生成的默认构造函数不对内置类型进行处理,自定义类型调用他自己的默认构造函数

在Date的初始化列表当中由于没有写A的构造函数,所以在运行的过程当中会调用A的默认构造函数,而A的默认构造函数是在A这个类里面

例子2

当我们不给a默认构造呢(只写了int a,没有些int a=0)

因为我们给_a初始化成a,但是a没有给值,所以会报错

例子3

而当我们不给_a初始化成a时,也就是_a(),这样a就是初始化成0

例子4

我们也可以这样写

初始化列表可以调用函数

例子1

class Date
{
public:Date():_p((int*)malloc(sizeof(4))){//函数体if (_p == nullptr){perror("malloc fail");}}void Print(){cout << _p << endl;}
private:int* _p;
};
int main()
{Date d1;d1.Print();return 0;
}

例子2

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day):_ref(_year), _month(month), _day(day), _n(4),_p((int*)malloc(sizeof(4))){//函数体if (_p == nullptr){perror("malloc fail");}}void Print(){cout << &_year << "/" << _month << "/" << _day << "/" << _n << "/" << &_ref << endl;cout << _p << endl;}
private:int _year;int _month;int _day = 2;const int _n = 4;int& _ref;int* _p;
};
int main()
{Date d1(2024, 5, 14);d1.Print();return 0;
}

例子3

class A
{
public:void Print(){cout << a << " " << p1 << " " << *p2 << endl;}
private:int a = 1;int* p1 = nullptr;int* p2 = (int*)malloc(4);};
int main()
{A a;a.Print();
}

因为缺省值是给初始化列表的,这里的int* p2 = (int*)malloc(4)和上面初始化列表当中的 ,_p((int*)malloc(sizeof(4)))写法是相同的,既然初始化列表可以这样写,那缺省值也是可以这样写的

所以缺省值不一定是常量

我的疑惑

class Date
{
public:Date():_p((int*)malloc(sizeof(4))){//函数体if (_p == nullptr){perror("malloc fail");}}void Print(){cout << _p << endl;}
private:int* _p;
};
int main()
{Date d1();d1.Print();return 0;
}

这段代码和上面的例子1的唯一区别就是Date d1有无括号,但是就是因为这个括号导致报错了,我也不清楚为什么会这样
例子2中Date d1有括号,并且也定义了_p,为什么就可以正常运行


除了上面的一些问题还有关于_p初始化的一些问题等

拓展

例子1

class C
{
public:C(int x = 0):_x(x){}void Print(){cout << _x << endl;}
private:int _x;
};
int main()
{C c1(1);c1.Print();
}

例子2

class C
{
public:C(int x = 0):_x(x){}void Print(){cout << _x << endl;}
private:int _x;
};
int main()
{C c2 = 2;c2.Print();
}

单参数构造函数支持隐式类型的转换,这里的2构造出了一个C的对象,我们先称为c3,然后将c3拷贝构造给c2,这样的话C c2=2就可以理解成c2=c3,

不同类型的赋值

另外之前提到过不同类型赋值过程也和这个是一样的
比如现在有一个int类型的a和double类型的b

现在要将b用来给a赋值,在赋值的过程中b会创建出一个临时变量,然后a拷贝这个临时变量,因为double类型有8个字节,而int类型只有4个字节,所以拷贝的时候就出现了数据丢失

同样的当一个char类型的变量赋值给int类型的变量,因为char类型只有1个字节,而int类型有4个字节,所以当char类型赋值给int类型的时候会出现类型提升

所以现在倒回来理解C c2=2应该就容易一点了

编译器优化拷贝构造函数的情景

例子1

我们也可以验证一下他时候调用了拷贝构造函数

这里没有调用拷贝构造函数是因为编译器优化了,同一个表达式连续步骤的构造,一般会合二为一

例子2

class C
{
public:C(int x = 0):_x(x){}C(const C& cc){cout << "C(const C& cc)" << endl;}void Print()const{cout << _x << endl;}
private:int _x;
};
int main()
{const C& c2 = 2;c2.Print();
}

这里的c2引用的是临时变量,而临时变量具有常性

总结

类中以下成员必须放在初始化列表中初始化
引用成员变量
const修饰成员变量
自定义类型成员(且该类没有构造默认成员函数时)
其他成员可以在函数体内初始化也可以在初始化列表里初始化
这里的函数体具体是指哪里呢?

    Date(int year, int month, int day):_ref(_year), _month(month), _day(day), _n(4)   ,_aa(1){//函数体}

explicit关键字

对于上面的代码有许多情况都是通过隐式类型转换,如果我们不想让这种转换发生,我们可以通过explicit去修饰

例子1

class C
{
public:C(int x = 0):_x(x){}C(const C& cc){cout << "C(const C& cc)" << endl;}void Print()const{cout << _x << endl;}
private:int _x;
};
int main()
{const C& c2 = 2;c2.Print();
}

例子2

多参数的类也是可以支持explicit修饰

class A
{
public:A(int a1,int a2):_a1(a1),_a2(a2){}
private:int _a1;int _a2;
};
int main()
{A b1 = { 1,2 };const A& b2 = { 1,2 };A b3(1,2);return 0;
}

需要注意的是A b1 = { 1,2 }中用的是花括号
在构造时我们我们可以写成A b3(1,2)

当加上explicit之后

class A
{
public:explicit A(int a1,int a2):_a1(a1),_a2(a2){}
private:int _a1;int _a2;
};
int main()
{A b1 = { 1,2 };const A& b2 = { 1,2 };A b3(1,2);return 0;
}

补充

看一下下面这道题

class A
{
public:A(int a):_a1(a),_a2(_a1){}void Print() {cout<<_a1<<" "<<_a2<<endl;}
private:int _a2;int _a1;
};
int main() {A aa(1);aa.Print();
}
A. 输出1  1
B.程序崩溃
C.编译不通过
D.输出1  随机值

_a2输出的是一个随机值,这是因为成员变量在类中声明次序就是其在初始化列表中的初始化顺序，与其在初始化列表中的先后次序无关
注意看private的中的_a1和_a2的先后顺序,_a2是在_a1前面的,所以_a2要比_a1先赋值

当我们调整顺序后,输出就是1 1了