类Class(二)：构造函数(constructors)

 构造函数(constructors)

对象(object)在生成过程中通常需要初始化变量或分配动态内存，以便我们能够操作，或防止在执行过程中返回意外结果。

例如，在前面的例子 类Class(一) 中，如果我们在调用函数 set_values( ) 之前就调用了函数 area()，将会产生什么样的结果呢？

可能会是一个不确定的值，因为成员 width 和 height 还没有被赋于任何值。

为了避免这种情况发生，一个 class 可以包含一个特殊的函数：构造函数 constructor，它可以通过声明一个与 class 同名的函数来定义。

当且仅当要生成一个 class 的新的实例 (instance)的时候，也就是当且仅当声明一个新的对象，或给该 class 的一个对象分配内存的时候，

这个构造函数将自动被调用。下面，我们将实现包含一个构造函数的Rectangle class：

#include <iostream> using namespace std; class Rectangle { int width, height; public: Rectangle (int, int); int area () {return (width*height);} }; Rectangle::Rectangle (int a, int b) { width = a; height = b; } int main () { Rectangle rect (3,4); Rectangle rectb (5,6); cout << "rect area: " << rect.area() << endl; cout << "rectb area: " << rectb.area() << endl; return 0; }

rect area: 12 rectb area: 30

这个例子的输出结果与前面一个没有区别。在这个例子中，我们只是把函数 set_values 换成了class 的构造函数 constructor。注意这里参数是如何在 class 实例 (instance)生成的时候传递给构造函数的：

　　　　Rectangle rect (3,4);

　　　　Rectangle rectb (5,6);

同时你可以看到，构造函数的原型和实现中都没有返回值(return value)，也没有 void 类型声明。构造函数必须这样写。一个构造函数永远没有返回值，也不用声明 void，就像我们在前面的例子中看到的。

一致性初始化

上面调用构造函数的方式：Rectangle rect (3,4);  被称为函数形式(functional form)。除此之外，构造函数的调用还有其它的语法：

- 如果构造函数只有一个参数，调用时，可以用等式语法：

   class_name object_name = initialization_value; 

- 最近，C++ 介绍了另外一种调用语法：一致性初始化(Uniform initialization)。语法是把括号() 换成 大括号 {}

   class_name object_name { value, value, value, ... } 

    - object_name 和 大括号之间的等号可有可无

 

下面这个例子，使用4种方式调用构造函数：

#include <iostream>
using namespace std;

class Circle {
 
      double radius;
   public:
      Cricle(double r) { radius = r; }
      double circum() { return 2*radius*3.14159265;}
};

int main () {

      Circle foo (10.0);   //functional form
      Circle bar = 20.0;  //等式语法
      Circle baz {30.0}; //uniform init
      Circle qux = {40.0}; //带等式的 uniform init

      cout << "foo's circumference: " << foo.circum() << '
';
      return 0;
}

使用一致性初始化的优势是：使用函数形式调用构造函数(使用括号())，会和函数调用方式混淆，但使用大括号{} 这种语法就不会了。并且这种语法会显示调用默认构造函数：

Rectangle rectb;   // default constructor called
Rectangle rectc(); // function declaration (default constructor NOT called)
Rectangle rectd{}; // default constructor called

关于默认构造函数，在构造函数重载这一篇里面有所提及。大部分开发者习惯使用函数形式调用构造函数，一些新的风格指南推荐使用大括号的方式。

构造函数中的成员初始化

使用构造函数初始化其他成员变量的时候，有两种方式：

  1. 在方法体(body)中对这些变量赋值，

  2. 通过在方法体前插入冒号(:)，冒号后跟上一系列初始化值 (用逗号隔开)。这种方式被称为成员初始化(member initialization)

比如下面的例子：

class Rectangle {
    int width,height;
  public:
    Rectangle(int,int);
    int area() {return width*height;}
};

对构造函数声明后，接下来进行函数实现。按照 方式1 的做法是：

Rectangle::Rectangle(int x, int y) { width=x, height=y;}

方式2 的做法如下：

Rectangle::Rectangle(int x, int y) : width(x) {height=y;}

更激进一点：

Rectangle::Rectangle (int x, int y) : width(x), height(y) {};

使用成员初始化的情形

对于基本类型的初始化，上面两种方式没有区别。但是，如果某个成员变量是 类对象呢？这种成员变量在声明的时候，默认调用它的默认构造函数初始化的。这会产生两个问题：

  1. 假设类 A 的某个成员变量是 类对象 b，属于类B。如果 b 在 类A 的构造函数中被重新初始化了(比如重新赋值)，那么之前 b 走的默认构造路线就是一种浪费

  2. 如果类B 此时没有默认构造函数怎么办？就会报错：no matching function for call to 'B::B()'

通过冒号(:) 的形式使用 成员初始化 可以避免上面的问题：

#include <iostream>
using namespace std;

class Circle {
    double radius;
  public:
    Circle(double r) : radius(r) { }
    double area() {return radius*radius*3.14159265;}
};

class Cylinder {
    Circle base;
    double height;
  public:
    Cylinder(double r, double h) : base (r), height(h) {}
    double volume() {return base.area() * height;}
};

int main () {
  Cylinder foo (10,20);

  cout << "foo's volume: " << foo.volume() << '
';
  return 0;
}

上面的代码，在类 Cylinder 中有类型是 Circle 的成员变量 base。类 Circle 没有默认构造函数，只有一个带参数的构造函数。在类 Cylinder 中，声明对象 base 的时候，它的默认构造函数就会被调用：

Circle base;

类 Cylinder 的构造函数又需要调用类 Circle 的构造函数去初始化 base，唯一的办法就是把初始化放在 成员初始化列表里面，也就是冒号(:) 后面的用逗号隔开的列表中。这样就避免了上面提到的问题。

成员初始化的语法中还可以使用一致性初始化语法(大括号{}):

Cylinder::Cylinder (double r, double h) : base{r}, height{h} { }