C++ 中的构造函数详解

构造函数（Constructor）是 C++ 类的一种特殊成员函数，在创建类对象时自动调用，用于初始化对象的成员变量。构造函数的名字与类名相同，没有返回值。

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1. 构造函数的基本特点

1. 名字与类名相同。
2. 没有返回值（包括 void）。
3. 在对象创建时自动调用。
4. 可以被重载（通过不同的参数列表实现）。
5. 如果没有显式定义构造函数，编译器会提供一个默认构造函数。

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2. 构造函数的类型

2.1 默认构造函数

• 没有参数或所有参数都有默认值的构造函数。
• 编译器会自动提供一个默认构造函数，如果没有定义其他构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    MyClass() {  // 默认构造函数
        cout << "Default constructor called" << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj; // 自动调用默认构造函数
    return 0;
}

输出：

Default constructor called

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2.2 有参构造函数

• 接受参数，用于根据传入的值初始化对象。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
    int value;
public:
    MyClass(int val) {  // 有参构造函数
        value = val;
        cout << "Parameterized constructor called with value: " << value << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj(10); // 自动调用有参构造函数
    return 0;
}

输出：

Parameterized constructor called with value: 10

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2.3 拷贝构造函数

• 用于根据已有对象创建新对象，完成对象的拷贝。
• 如果没有定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数（浅拷贝）。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
    int value;
public:
    MyClass(int val) : value(val) {} // 有参构造函数

    // 拷贝构造函数
    MyClass(const MyClass& other) {
        value = other.value;
        cout << "Copy constructor called" << endl;
    }

    void display() {
        cout << "Value: " << value << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj1(10);      // 调用有参构造函数
    MyClass obj2 = obj1;   // 调用拷贝构造函数

    obj2.display();
    return 0;
}

输出：

Copy constructor called
Value: 10

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2.4 委托构造函数（C++11）

• 一个构造函数调用另一个构造函数，减少重复代码。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
    int value;
public:
    // 主构造函数
    MyClass(int val) : value(val) {}

    // 委托构造函数
    MyClass() : MyClass(0) {  // 调用 MyClass(int)
        cout << "Delegating constructor called" << endl;
    }

    void display() {
        cout << "Value: " << value << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj;  // 调用委托构造函数
    obj.display(); 
    return 0;
}

输出：

Delegating constructor called
Value: 0

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2.5 默认构造函数（C++11）

• 使用 = default 明确要求编译器生成默认构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    MyClass() = default; // 显式声明默认构造函数
};

int main() {
    MyClass obj;
    return 0;
}

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2.6 禁用构造函数（C++11）

• 使用 = delete 禁止特定的构造函数。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    MyClass() = delete;  // 禁止默认构造函数
    MyClass(int val) {   // 允许有参构造函数
        cout << "Constructor with value: " << val << endl;
    }
};

int main() {
    // MyClass obj; // 错误，默认构造函数被删除
    MyClass obj(10); // 正常调用
    return 0;
}

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3. 构造函数的调用顺序

1. 单继承：基类的构造函数先执行，然后执行派生类的构造函数。
2. 多继承：多个基类的构造函数按声明顺序执行，然后执行派生类的构造函数。
3. 成员对象：成员对象的构造函数在外部类构造函数之前执行，按成员声明顺序调用。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {
public:
    Base() {
        cout << "Base constructor" << endl;
    }
};

class Member {
public:
    Member() {
        cout << "Member constructor" << endl;
    }
};

class Derived : public Base {
    Member m;
public:
    Derived() {
        cout << "Derived constructor" << endl;
    }
};

int main() {
    Derived obj;
    return 0;
}

输出：

Base constructor
Member constructor
Derived constructor

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4. 初始化列表

初始化列表用于在构造函数中直接初始化类的成员变量，效率更高。

初始化列表的优点

• 避免了默认构造和赋值的二次操作。
• 对于 const 或引用类型的成员变量，初始化列表是唯一的方法。

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
    const int x;  // 常量成员
    int& ref;     // 引用成员
public:
    MyClass(int val, int& r) : x(val), ref(r) { // 初始化列表
        cout << "Constructor called" << endl;
    }

    void display() {
        cout << "x: " << x << ", ref: " << ref << endl;
    }
};

int main() {
    int num = 20;
    MyClass obj(10, num);  // 初始化常量和引用
    obj.display();
    return 0;
}

输出：

Constructor called
x: 10, ref: 20

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5. 构造函数的重载

构造函数可以根据参数列表进行重载，以支持多种对象初始化方式。

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
    int x, y;
public:
    MyClass() : x(0), y(0) {}              // 默认构造函数
    MyClass(int a) : x(a), y(0) {}         // 单参数构造函数
    MyClass(int a, int b) : x(a), y(b) {}  // 双参数构造函数

    void display() {
        cout << "x: " << x << ", y: " << y << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj1;
    MyClass obj2(10);
    MyClass obj3(10, 20);

    obj1.display();
    obj2.display();
    obj3.display();

    return 0;
}

输出：

x: 0, y: 0
x: 10, y: 0
x: 10, y: 20

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6. 构造函数的注意事项

1. 不能为构造函数指定返回类型（即使是 void）。
2. 构造函数可以是 explicit，避免隐式类型转换。
3. 避免递归调用构造函数，会导致栈溢出。

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总结

构造函数的主要作用是：

• 自动初始化对象。
• 提供灵活的初始化方式（如有参构造、拷贝构造、委托构造）。
• 支持成员对象、继承等复杂场景的初始化。