C++中類的構(gòu)造函數(shù)探究和使用

彭召意 趙菁菁 劉建國

【摘 要】C++是一門經(jīng)典的程序設(shè)計(jì)語言，目前有著廣泛的應(yīng)用，學(xué)習(xí)C++語言的難點(diǎn)在于類的構(gòu)建。為了構(gòu)建好類，需要根據(jù)應(yīng)用的要求設(shè)計(jì)合理的構(gòu)造函數(shù)。文章從構(gòu)造函數(shù)的概念出發(fā)，總結(jié)了其靈活多變的形式和使用方法，對(duì)想進(jìn)一步提高C++編程能力的初學(xué)者具有很好的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】C++語言；類；構(gòu)造函數(shù)；教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）10-0050-04

C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是一種重要的程序設(shè)計(jì)語言，在硬件驅(qū)動(dòng)、工業(yè)控制、系統(tǒng)軟件等方面具有廣泛的應(yīng)用。不少初學(xué)者在學(xué)習(xí)C++的過程都出現(xiàn)過不少困難[1-2]，其主要原因是他們沒有深刻地理解類的概念。類是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中最重要的概念，它是構(gòu)成面向?qū)ο蟪绦虻幕Ｔ陬愔?，有一個(gè)用途廣泛的成員函數(shù)，即構(gòu)造函數(shù)。設(shè)計(jì)一個(gè)類時(shí)，通常都會(huì)設(shè)計(jì)構(gòu)造函數(shù)。根據(jù)應(yīng)用的不同，構(gòu)造函數(shù)會(huì)以靈活多變的形式出現(xiàn)[3-4]，構(gòu)造函數(shù)在增強(qiáng)程序功能的同時(shí)也加大了初學(xué)者的難度。為了給初學(xué)者提供方便，本文就C++中的構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和總結(jié)，同時(shí)介紹了使用方法。

1 構(gòu)造函數(shù)簡介

構(gòu)造函數(shù)是類中一種特殊的成員函數(shù)，它的作用是用于對(duì)象的初始化。與其他自定義的成員函數(shù)不同，構(gòu)造函數(shù)不需要用戶來調(diào)用它，而是在建立對(duì)象時(shí)自動(dòng)執(zhí)行。

構(gòu)造函數(shù)的定義[5]：構(gòu)造函數(shù)的名字必須與類名同名，它不具有任何類型，不返回任何值。

格式如下。

構(gòu)造函數(shù)聲明：<類名> （<參數(shù)表>）；

構(gòu)造函數(shù)定義如下。

（1）<函數(shù)名>（參數(shù)表）。

{//構(gòu)造函數(shù)功能體}//類內(nèi)定義函數(shù)體

（2）<類名>：：<函數(shù)名>（參數(shù)表） 。

{//構(gòu)造函數(shù)功能體}//類外定義函數(shù)體

例如：定義一個(gè)包含構(gòu)造函數(shù)的汽車類Car

class Car //定義類

{

public：

Car（ ） //類內(nèi)定義構(gòu)造函數(shù)

{m_strCarname = “default name”；}

private：

string m_strCarname； //數(shù)據(jù)成員

}；

如果在類外定義函數(shù)體，則：

Car：：Car（ ） //類外定義構(gòu)造函數(shù)

{m_strCarname = “default name”；}

構(gòu)造函數(shù)的功能是由用戶根據(jù)對(duì)象初始化需要自定義和設(shè)計(jì)函數(shù)體和函數(shù)參數(shù)。

使用構(gòu)造函數(shù)的注意事項(xiàng)如下：{1}構(gòu)造函數(shù)名稱必須與類名相同；{2}構(gòu)造函數(shù)沒有返回值；{3}構(gòu)造函數(shù)由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用，不需用戶調(diào)用，也不能被用戶調(diào)用；{4}在類對(duì)象進(jìn)入其作用域時(shí)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)；{5}其功能是對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化，一般由一系列賦值語句構(gòu)成，但是構(gòu)造函數(shù)中也可以包含其他語句，用于對(duì)象初始化時(shí)執(zhí)行的功能；{6}如果用戶自己沒有定義構(gòu)造函數(shù)，則C++系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)空的構(gòu)造函數(shù)。

根據(jù)參數(shù)的不同，構(gòu)造函數(shù)可以有不同的形式和使用方法。構(gòu)造函數(shù)的不同形式有無參構(gòu)造函數(shù)、有參構(gòu)造函數(shù)、默認(rèn)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)、拷貝構(gòu)造函數(shù)、轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)等。其中，拷貝構(gòu)造函數(shù)和轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)屬于有參構(gòu)造函數(shù)。

2 普通形式的構(gòu)造函數(shù)

普通形式的構(gòu)造函數(shù)主要指帶參構(gòu)造函數(shù)（包括默認(rèn)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)）和無參構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)可以帶參數(shù)，也可以不帶參數(shù)。當(dāng)需要從外面把參數(shù)傳遞給對(duì)象時(shí)，就需要采用帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。系統(tǒng)默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)是不帶參數(shù)的，如果想帶參數(shù)，必須自定義構(gòu)造函數(shù)。

（1）帶參數(shù)構(gòu)造函數(shù)。前面例子中，寫一個(gè)帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)如下。

Car：：Car（string CName） //類外定義構(gòu)造函數(shù)

{m_strCarname = CName；}

帶有參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)定義對(duì)象的格式如下：

類名 對(duì)象名（實(shí)參1，實(shí)參2，…）；

無參數(shù)時(shí)，定義對(duì)象的格式如下：

類名 對(duì)象名；

例如：Car c1；//建立對(duì)象c1，不帶參數(shù)；Car c2（“pzy car.”）；//建立對(duì)象c2，帶參數(shù)。注意：建立無參數(shù)的對(duì)象時(shí)，不能帶括號(hào)。Car c1（ ）； //錯(cuò)誤！，不要括號(hào)，否則該語句是函數(shù)聲明語句。

（2）有默認(rèn)參數(shù)構(gòu)造函數(shù)。構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)也可以像普通函數(shù)一樣帶默認(rèn)參數(shù)，帶默認(rèn)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)中，默認(rèn)參數(shù)值的構(gòu)造函數(shù)的一般形式如下。

類名：構(gòu)造函數(shù)名（類型 參數(shù)1=默認(rèn)值，類型 參數(shù)2=默認(rèn)值）

{函數(shù)體}

例如，前述例子中：

Car：：Car（string CName=“pzy car.”）

{m_strCarname=CName；}

3 拷貝構(gòu)造函數(shù)

拷貝構(gòu)造函數(shù)能夠?qū)?shù)的屬性值拷貝給新的對(duì)象，完成新對(duì)象的初始化。它是使用類對(duì)象的引用作為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，也稱為復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。

拷貝構(gòu)造函數(shù)的格式如下：

class 類名

{public：

類名（類名&變量名） //定義一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)

{ 函數(shù)體}

}；

例如：定義一個(gè)帶有拷貝構(gòu)造函數(shù)的汽車類Car

class Car{

public：

Car（string con_carname， int con_seats）

{

m_strCarname = con_carname；

m_nSeats = con_seats；

}

Car（Car &con_refcar） //拷貝構(gòu)造函數(shù)

{

m_strCarname = con_refcar.m_strCarname；

m_nSeats = con_refcar.m_nSeats；

}

private：

string m_strCarname；

int m_nSeats；

}；

下面3種情況會(huì)自動(dòng)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)[6]。

（1）用早已存在的對(duì)象初始化新對(duì)象的時(shí)候。例如：Car c2=c1。

（2）將一個(gè)對(duì)象以值傳遞的方式傳給形參的時(shí)候。例如：void findcar（Carc）；調(diào)用時(shí)：findcar（c）。

（3）函數(shù)返回一個(gè)對(duì)象的時(shí)候。例如：return Car（c）。

拷貝構(gòu)造函數(shù)中若只完成數(shù)據(jù)成員本身的賦值，稱為“淺拷貝”。將所有數(shù)據(jù)都進(jìn)行復(fù)制的拷貝構(gòu)造函數(shù)稱之為“深拷貝”[7]。

在“淺拷貝”過程中，如果在構(gòu)造函數(shù)中有新申請(qǐng)的存儲(chǔ)空間時(shí)（比如用new操作符），由于只是完成數(shù)據(jù)本身的賦值，并沒有新申請(qǐng)空間來賦值，所以在析構(gòu)函數(shù)運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。為了避免這種錯(cuò)誤，需要采用“深拷貝”。

4 轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)

轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)只有一個(gè)形參，它的作用是將一個(gè)其他類型的數(shù)據(jù)（可以是基本數(shù)據(jù)類型，也可以是類對(duì)象）轉(zhuǎn)換成一個(gè)類的對(duì)象。

自定義數(shù)據(jù)類型與基本數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換，除了類型轉(zhuǎn)換運(yùn)算符重載，還可以定義轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)。所謂轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)就是當(dāng)一個(gè)構(gòu)造函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，而且該參數(shù)又不是本類的const引用時(shí)，這種構(gòu)造函數(shù)稱為轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)。例如：

Complex（ double Real ） {real=Real；imag=0；}

其作用是將參數(shù)Real轉(zhuǎn)換成Complex類的對(duì)象（Real是double型），該對(duì)象的實(shí)部是Real，對(duì)象的虛部為0。

下面完整的例子說明了轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)的使用。

#include

using namespace std；

class Complex

{

public：

Complex（double Real，double Imag）{real= Real；imag= Imag；}

Complex（ ）{real=imag=0；}

Complex（double Real） //轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)

{imag=0；real= Real；}

friend Complex operator+（Complex cp1，Complex cp2）；

private：

double imag； double real；

}；

Complex operator + （Complex cp1，Complex cp2）

{ Complex c；

c.real=cp1.real+cp2.real；

c.imag=cp1.imag+cp2.imag；

return c；

}

int main（）

{

Complex c1（13，24），c2（5，-10），c3；

c3=c1+2.5； //用到轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)，把2.5轉(zhuǎn)換成類Complex的對(duì)象

return 0；

}

該例子是將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)象，其實(shí)參數(shù)類型也可以是其他類的對(duì)象。比如：可以將一個(gè)教師類對(duì)象轉(zhuǎn)換為學(xué)生類對(duì)象，在Student中定義如下的轉(zhuǎn)換構(gòu)造函數(shù)：

Student （Teacher & t）

{num=t.num； sex=t.sex；name=t.name； }

注意：對(duì)象t中的數(shù)據(jù)成員（num，name和sex等）都要是公用成員，因?yàn)橐活愅鈦碓L問。

5 派生類的構(gòu)造函數(shù)

在定義派生類時(shí)，派生類的構(gòu)造函數(shù)要考慮派生類新增的數(shù)據(jù)成員初始化，并且還要考慮基類的數(shù)據(jù)成員初始化。解決的方法是在執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，同時(shí)要調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)。

（1）派生類構(gòu)造函數(shù)一般形式如下。

派生類構(gòu)造函數(shù)名（派生類參數(shù)表列）：基類構(gòu)造函數(shù)名（基類參數(shù)表列）

{自定義派生類中的初始化語句}

（2）如果有多個(gè)基類，應(yīng)該一一把基類列出，比如有2個(gè)基類的派生類構(gòu)造函數(shù)形式如下。

派生類構(gòu)造函數(shù)名（派生類參數(shù)表列）：基類1構(gòu)造函數(shù)（基類1參數(shù)表列），基類2構(gòu)造函數(shù)（基類2參數(shù)表列）

{自定義派生類中的初始化語句}

（3）派生類構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序?yàn)槭紫日{(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，然后執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)體。如果是多個(gè)基類，那么調(diào)用多個(gè)基類構(gòu)造函數(shù)的順序是按照它們?cè)诼暶髋缮悤r(shí)基類出現(xiàn)的順序。

6 錯(cuò)誤使用構(gòu)造函數(shù)分析

構(gòu)造函數(shù)只能由系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用，不能由用戶來調(diào)用，否則將出錯(cuò)。下面用一個(gè)實(shí)例來進(jìn)行說明[8]。

#include

public：

MyBox（） { m_a = 1； }

MyBox（int b）

{

m_b = b；

MyBox（）；

}

～MyBox（） {}

void Display（）

{

std：：cout << m_a <<" "<}

private：

int m_a；

int m_b；

}；

int main（）

{

MyBox myBox（2）；

myBox.Display（）；

return 0；

}

上述程序中，在QT環(huán)境中，輸出結(jié)果為

6422400 2

在DEV C++環(huán)境中，輸出結(jié)果為

3 2

顯然，m_a是一個(gè)不確定的值，m_b等于2，這是因?yàn)閙_a沒有被賦初值。在調(diào)用MyBox（）函數(shù)時(shí)，實(shí)際上是建立了臨時(shí)的MyBox類對(duì)象，MyBox（）中賦值m_a=1也是對(duì)對(duì)象的賦值，因此在myBox的m_a其實(shí)并沒有被賦值。

這個(gè)例子說明了不能顯式調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，也不能給成員變量賦值，否則結(jié)果將出現(xiàn)不確定性。

7 結(jié)語

本文首先介紹了C++類的構(gòu)造函數(shù)相關(guān)概念及其靈活多變的不同形式，并指出不同的應(yīng)用場合需要建立適合需求的構(gòu)造函數(shù)；然后，介紹了不同形式的構(gòu)造函數(shù)的學(xué)習(xí)和使用方法，并指出顯式調(diào)用構(gòu)造函數(shù)所帶來的后果。這些內(nèi)容有助于大家深刻理解類的構(gòu)造函數(shù)，對(duì)于剛剛接觸C++語言的編程初學(xué)者和想進(jìn)一步提高C++編程能力的人員都有很大的參考價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]肖菁.高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)C/C++教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：專業(yè)版，2011（30）：21-22.

[2]魯紅英，肖思和，孫淑霞.C/C++語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2013（7）：95-98.

[3]王帥，馬夢娜.關(guān)于C++構(gòu)造函數(shù)的幾點(diǎn)探究[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2013（10）：6-7.

[4]李欣然，靳雁霞.C++程序設(shè)計(jì)中構(gòu)造函數(shù)的探討[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2011（12）：30-32.

[5]譚浩強(qiáng).C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[6]百度百科.構(gòu)造函數(shù)[EB/OL].http：//baike.baidu.com/link？url=uhoOfoj3mULwrmajVpFgRYwfomllKB-1VuO-bbCHnPikWcMMKFOAUqDCWlnTlokl2MH3psipethK-HyAxSfu8qlIv3bPfFOY4gChQ7CGe3KWo4kG1Va-yW-ZEEOQ9GHP1-a，2016-10-03.

[7]傳智播客高教產(chǎn)品研發(fā)部.C++程序設(shè)計(jì)教程[M].北京：人民郵電出版社，2015.

[8]Ticktick.顯式調(diào)用構(gòu)造函數(shù)產(chǎn)生的悲劇[EB/OL].http：//ticktick.blog.51cto.com/823160/294573，2016-10-03.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]