第二篇:C++ 构造函数的奇葩问题

前文:C++ 面向对象-类接口和类的实现

带参数的构造函数

承接上文,这里先说带参数的构造函数,自定义的构造函数必须申明在类接口当中,例如person.hh文件当中。

class Person{
    .....
      public:
            Person();
            Person(
                std::string const &pname,
                std::string const &paddr,
                size_t const &age);
    .....
}

如果我们仍然希望能够构造一个普通的Person对象而没有任何特定的数据成员初始值,那么也必须显式地声明默认构造函数。 因此上面的Person类将支持两个构造函数.

默认构造函数不必初始化Person对象的string据成员。 由于这些数据成员本身就是对象,因此它们被自己的默认构造函数初始化为空字符串。 但是,还有一个size_t数据成员。 该成员是内置类型的变量,并且此类变量没有构造函数,因此不会自动初始化。 因此,除非显式初始化d_age数据成员的值,否则其值为:

  • 对于局部的Person对象内部会随机分配一个整数值
  • 对于全局的Person对象会分配0。

对于局部的Person对象来说,age的随机值,可能不是一个好注意,所以我们可以在实现默认的构造函数来面初始化数据成员d_age

Person::Person(){
    d_age=0;
}

接下来说明使用带有参数和不带参数的构造函数。 对象yang由定义非空参数列表的构造函数初始化,addy对象即会调用默认的构造函数初始化。

使用需要参数的构造函数构造对象时,建议用花括号括起参数。 通常也可以使用括号,有时甚至必须使用括号。这是显示两个构造函数调用的示例:

int main(int argc, char const *argv[])
{
    Person yang{"Yang Ming", "东风路42号E栋二层 812号", 35};
    Person addy; //初始化默认的构造函数
    return 0;
}

如果使用默认的参数值定义Person对象,则必须将相应的构造函数添加到Person的接口。除了重载类构造函数之外,还可以为构造函数提供默认参数值。 必须使用类接口中的构造函数声明指定这些默认参数,如下所示:

class Person{
    public:
            Person(
                 std::string const &pname,
                 std::string const &paddr = "--未知--",
                 std::string const &phone = "--未知--",
                 size_t age = 0
          );
}

通常,构造函数使用高度相似的实现。 这是因为构造函数的参数通常是为了方便而定义的:
Person的构造函数不需要phone,但需要age,这样的构造函数不能使用默认构造函数定义,因为phone不是构造函数的最后一个参数,因此,特殊的构造函数不需要在其参数列表中包含phone.

类构造函数的奇葩问题

示例1:
在C++中,定义一个类的对象变量,如果你之前有其他类似Java,C#的开发语言经验话,这类语言通常会使用括号"( )"调用构造函数,但在C++可能会导致意外的后果。如下示例会说明这一问题, 假设Foo类是以下类接口:

#include 

class Foo
{
public:
    char a = '\0';
    char b = '\0';
    Foo();
    Foo(char);
    Foo(char, char);

    void display();
};

Foo类的实现

Foo::Foo(){};
Foo::Foo(char x){
    a = x;
}

Foo::Foo(char x, char y){
    a = x;
    b = y;
}

void Foo::display()
{
    std::cout << "----打印Foo内部数据成员-----" << std::endl;
    std::cout << "Foo::a=" << a << std::endl;
    std::cout << "Foo::b=" << b << std::endl;
}

我们在调用的main函数中定义两个Foo实例,分别使用第一个和第二个构造函数,同时在对象定义中使用括号。 代码看起来像这样:

int main(int argc, char const *argv[])
{
    Foo c1();
    Foo c2('A');

    c1.display();
    c2.display();
    return 0;
}

C++ 11之后的编译器在编译前已经报错了,更不用说编译了:

error: request for member ‘display’ in ‘c1’, which is of non-class type ‘Foo()’
c1.display();

这里发生了什么? 首先,请注意编译器引用的数据类型:Foo()是一个函数而不是Foo类型,那()是做什么的呢?

在回答这个问题之前,不妨拓宽一下我们的思路。 假设在程序库中有一个工厂函数fooFactory。 工厂函数创建并返回特定类型的对象。

Foo fooFactory(){
      return Foo();
}

此fooFactory函数返回一个Foo对象使用Foo类现实中的默认构造函数构造。 因此,fooFactory不需要参数。 我们想在程序中使用fooFactory函数,但必须声明该函数,所以我们将声明添加到main,因为这是fooFactory将被使用的唯一位置。 它是一个函数,不需要参数,返回一个Foo对象:

//函数声明
Foo fooFactory();

int main(){
      Foo obj=fooFactory();
}

这与我们上文示例1中main函数中定义的c1非常相似

Foo c1();

问题剖析:Foo c1()显然不是c1对象的定义,而是c1()的函数声明,返回一个Foo对象。 那么,这里发生了什么,我们应该如何使用Foo的默认构造函数定义Foo对象?

事实上,类似Foo c1()这样的语句,你可以说它是一个函数的原型声明也行,也可以是使用定义了Foo类型的一个对象,这个对象通过其Foo的默认构造函数构建。这是C ++语法的模糊性,根据语言的标准,C++编译器总是优先认为Foo c1()类似的语句一个函数声明其次再是一个对象定义

使用类的默认构造函数定义对象时,有几种方法可以避免这种模糊性的。

  • 比如上文示例中提过的和其他基本数据类型,例如Foo c1;
  • 使用花括号{}初始化对象,例如:Foo c1{};
  • 使用赋值运算符和匿名默认构造的Foo对象:Foo c1 = Foo {},或者Foo c1 = Foo()

上述上下文中的Foo()定义了默认构造的匿名Foo对象。 对于Foo c1 = Foo()这样的语句。 新版本的C++编译器,能够分辨是Foo类型,而不是Foo()的函数声明

对于带参数的构造函数,以下定义一个Foo的对象的语句是等价的。

Foo c1('A');
Foo c1{'A'};
Foo c1 = Foo('A');
Foo c1 = Foo{'A'};

但为了好辨认,建议使用花括号定义类的对象

类型 Foo 和 Foo()的区别

首先让我们看一下Foo中的第二个构造函数。 它期望一个char类型。 当使用第二个构造函数定义另一个Foo对象,但想使用char()将默认的char类型的值传递给构造函数。 我们知道这定义了一个默认的char值,因为cout << char()<'',并且char x = char() 也将x初始化为空字符。因此我们定义下面的一个很怪僻的带char()作为参数的Foo构造函数

Foo c1(char()) ;

error: request for member ‘display’ in ‘c1’, which is of non-class type ‘Foo(char (*)())’

糟糕,并没有我们预期的那样? 这怎么又跟指针突然指针扯上关系了呢?

像int(),char(),double(),或用户定义的class/struct类型这类基本数据类型的初始化表达式,我们统一用一个符号表示为

Type()

它不仅表示Type类型的默认值,而且它也是指向对应函数的匿名指针的简写符号

而对于类似Foo这样的类接口(或者叫类声明)
实际上就是要告知C++编译器,需要分配多少内存空间容纳Foo的数据成员以及成员函数

请牢记对于类似Type()的表达式,C++的编译器它会优先解析为一个函数原型的声明,而函数声明实质就是告知编译器对应的函数指针,那么当你使用Foo c1(char())的时候,C++编译器实际上会理解为就是调用Foo c1(char (*)()),而这与我们Foo类接口中构造函数Foo::Foo(char)是不符的。

下文:C++ 构造函数的初始化

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