C++构造函数

原创于 2025-04-10 19:24:17 发布 · 1k 阅读

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概述：在 C++ 中，构造函数是用于初始化类对象的特殊成员函数，其定义和使用需遵循特定规则。以下从定义语法、类型、初始化机制及最佳实践等方面详细解析：

1. 构造函数定义语法

**(1) 基本语法**

class ClassName {
public:
    ClassName();               // 默认构造函数（无参）
    ClassName(int a, double b);// 带参数构造函数
    ClassName(const ClassName&);// 拷贝构造函数
    ClassName(ClassName&&);    // 移动构造函数（C++11+）
};

命名规则：函数名必须与类名完全相同。
返回类型：无返回值（包括 void）。
参数：可无参或有参，支持重载。

**(2) 成员初始化列表**

ClassName(int a, double b) : m_a(a), m_b(b) {}  // 初始化列表

语法：以冒号 : 开头，后跟成员变量初始化表达式。
作用：直接初始化成员变量，避免默认构造后再赋值。

2. 构造函数类型

(1) 默认构造函数

定义：无参数或所有参数有默认值。

class Box {
public:
    Box() : length(0), width(0) {}  // 显式默认构造函数
    Box(int l = 0, int w = 0) {}    // 带默认参数的构造函数
};

触发条件：对象创建时未提供参数。

(2) 带参数构造函数

功能：通过参数定制对象初始状态。

class Box {
public:
    Box(int l, int w, int h) : length(l), width(w), height(h) {}
private:
    int length, width, height;
};

调用示例：

Box box1(10, 20, 30);  // 显式调用带参构造函数

(3) 拷贝构造函数

定义：参数为同类对象的常量引用。

class Box {
public:
    Box(const Box& other) : length(other.length) {}  // 拷贝构造
};

触发场景：
- 对象以值传递方式传入函数。
- 对象以值返回函数。
- 显式拷贝初始化（如 Box b2 = b1;）。

(4) 移动构造函数（C++11+）

定义：参数为同类对象的右值引用。

class Box {
public:
    Box(Box&& other) noexcept : data(std::move(other.data)) {}
private:
    std::vector<int> data;
};

优势：避免深拷贝，提升性能

3. 初始化机制对比

方式	语法	执行时机	适用场景
初始化列表	`: m_a(a), m_b(b)`	构造函数体执行前	需高效初始化或特殊成员
构造函数体内赋值	`m_a = a;`	构造函数体内	简单类型或需复杂逻辑初始化

(1) 性能差异

初始化列表：直接调用成员构造函数，避免默认构造 + 赋值的双重开销。
体内赋值：先默认构造成员，再执行赋值操作（额外开销）。

(2) 必须使用初始化列表的场景

**const 成员**：必须在声明时初始化。
引用成员：必须绑定到有效对象。
无默认构造函数的成员：如 std::unique_ptr。
基类初始化：若基类无默认构造函数。

4. 构造函数访问控制

通过 public/private 控制对象创建方式：

class Singleton {
private:
    static Singleton* instance;
    Singleton() {}  // 私有构造函数，禁止外部实例化
public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (!instance) instance = new Singleton();
        return instance;
    }
};

应用场景：单例模式、工厂模式等需控制对象生命周期的设计。

5. 委托构造函数（C++11+）

允许一个构造函数调用同一类的其他构造函数，减少代码冗余：

class Box {
public:
    Box() : Box(0, 0, 0) {}          // 委托默认构造函数
    Box(int l) : Box(l, 0, 0) {}     // 委托带参构造函数
    Box(int l, int w, int h) : length(l), width(w), height(h) {}
private:
    int length, width, height;
};

6. 常见错误与规避

(1) 未定义默认构造函数

错误：定义带参构造函数后，若需无参对象需显式定义默认构造函数。
```
class Box {
public:
    Box(int l) : length(l) {}
    Box() = default;  // 显式声明默认构造函数
};
```
**(2) 拷贝构造函数遗漏**
问题：类含指针成员时，默认拷贝构造函数导致浅拷贝。

class Data {
public:
    int* ptr;
    Data(int val) : ptr(new int(val)) {}
    ~Data() { delete ptr; }
    // 必须自定义拷贝构造函数（深拷贝）
    Data(const Data& other) : ptr(new int(*other.ptr)) {}
};