Конструктор не должен иметь параметры

Обновлено: 09.05.2024

В последних двух уроках мы изучили основы наследования в C++ и порядок инициализации производных классов. В этом уроке мы более подробно рассмотрим роль конструкторов в инициализации производных классов. Для этого мы продолжим использовать простые классы Base и Derived , которые мы разработали в предыдущем уроке:

В случае классов, не являющихся производными, конструкторам нужно беспокоиться только о своих членах. Например, рассмотрим Base . Мы можем создать объект Base следующим образом:

Вот что на самом деле происходит при создании экземпляра Base :

выделяется память для Base ;
вызывается соответствующий конструктор Base ;
список инициализации инициализирует переменные;
выполняется тело конструктора;
управление возвращается вызывающей функции.

Всё довольно просто. С производными классами всё немного сложнее:

Вот что на самом деле происходит при создании экземпляра Derived :

выделяется память для Derived (достаточная и для части Base , и для части Derived );
вызывается соответствующий конструктор Derived ;
сначала создается объект Base с использованием соответствующего конструктора Base . Если конструктор Base не указан, будет использоваться конструктор по умолчанию;
список инициализации инициализирует переменные;
выполняется тело конструктора;
управление возвращается вызывающей функции.

Единственное реальное различие между этим случаем и случаем без наследования состоит в том, что прежде, чем конструктор Derived сможет сделать что-либо существенное, сначала вызывается конструктор Base . Конструктор Base создает часть Base объекта, управление возвращается конструктору Derived , и конструктору Derived разрешается завершить свою работу.

Инициализация членов базового класса

Один из текущих недостатков нашего класса Derived в том виде, в котором он написан, заключается в том, что при создании объекта Derived нет возможности инициализировать m_id . Что, если при создании объекта Derived мы хотим установить и m_cost (из части Derived объекта), и m_id (из части Base объекта)?

Начинающие программисты часто пытаются решить эту проблему следующим образом:

Это хорошая попытка и почти правильная идея. Нам обязательно нужно добавить в наш конструктор еще один параметр, иначе C++ не сможет узнать, каким значением мы хотим инициализировать m_id .

Однако C++ не позволяет классам инициализировать унаследованные переменные-члены в списке инициализации конструктора. Другими словами, значение переменной-члена может быть установлено в списке инициализации только у конструктора, принадлежащего к тому же классу, что и переменная.

Почему C++ так делает? Ответ связан с константными и ссылочными переменными. Подумайте, что бы произошло, если бы m_id был const . Поскольку константные переменные должны быть инициализированы значением во время создания, конструктор базового класса при создании переменной должен установить ее значение. Однако списки инициализации конструкторов производного класса выполняются после завершения работы конструктора базового класса. А если у каждого производного класса будет возможность инициализировать эту переменную, он потенциально сможет изменить ее значение! Ограничивая инициализацию переменных конструктором класса, к которому эти переменные принадлежат, C++ гарантирует, что все переменные инициализируются только один раз.

Конечным результатом является то, что приведенный выше пример не работает, потому что m_id был унаследован от Base , и только ненаследуемые переменные могут быть инициализированы в списке инициализации.

Однако унаследованные переменные могут по-прежнему изменять свои значения в теле конструктора с помощью присваивания. Следовательно, начинающие программисты часто также пробуют это:

Хотя в данном случае это действительно работает, это не сработало бы, если бы m_id был константой или ссылкой (потому что константные значения и ссылки должны быть инициализированы в списке инициализации конструктора). Это также неэффективно, потому что переменной m_id значение присваивается дважды: один раз в списке инициализации конструктора класса Base , а затем снова в теле конструктора класса Derived . И, наконец, что, если классу Base потребовался бы доступ к этому значению во время создания? У него нет возможности получить доступ к этому значению, поскольку оно не устанавливается до тех пор, пока не будет выполнен конструктор Derived (что происходит в последнюю очередь).

Итак, как правильно инициализировать m_id при создании объекта класса Derived ?

До сих пор во всех примерах, когда мы создавали экземпляр объекта класса Derived , часть Base класса создавалась с использованием конструктора Base по умолчанию. Почему он всегда использовал конструктор Base по умолчанию? Потому что мы никогда не указывали иное!

К счастью, C++ дает нам возможность явно выбирать, какой конструктор класса Base будет вызываться! Для этого просто добавьте вызов конструктора класса Base в список инициализации класса Derived :

Теперь, когда мы выполняем этот код:

Конструктор базового класса Base(int) будет использоваться для инициализации m_id значением 5, а конструктор производного класса будет использоваться для инициализации m_cost значением 1.3!

Таким образом, программа напечатает:

Вот что происходит более подробно:

выделяется память для Derived ;
вызывается конструктор Derived(double, int) , где cost = 1.3, а id = 5;
компилятор проверяет, запрашивали ли мы конкретный конструктор для класса Base . Так и есть! Поэтому он вызывает Base(int) с id = 5;
список инициализации конструктора класса Base устанавливает m_id равным 5;
выполняется тело конструктора класса Base , которое ничего не делает;
конструктор класса Base возвращает выполнение;
список инициализации конструктора класса Derived устанавливает m_cost равным 1,3;
выполняется тело конструктора класса Derived , которое ничего не делает;
конструктор класса Derived возвращает выполнение.

Это может показаться несколько сложным, но на самом деле всё очень просто. Всё, что происходит, – это то, что конструктор Derived вызывает конкретный конструктор Base для инициализации части Base объекта. Поскольку m_id находится в части Base объекта, конструктор Base является единственным конструктором, который может инициализировать это значение.

Обратите внимание, что не имеет значения, где в списке инициализации конструктора Derived вызывается конструктор Base – он всегда будет выполняться первым.

Теперь мы можем сделать наши члены закрытыми

Теперь, когда вы знаете, как инициализировать члены базового класса, нет необходимости держать наши переменные-члены открытыми. Мы снова делаем наши переменные-члены закрытыми, как и должно быть.

Напоминаем, что к открытым членам может получить доступ кто угодно. Доступ к закрытым членам могут получить только функции-члены того же класса. Обратите внимание, что это означает, что производные классы не могут напрямую обращаться к закрытым членам базового класса! Для доступа к закрытым членам базового класса производные классы должны будут использовать функции доступа.

Рассмотрим следующий код:

В приведенном выше коде мы сделали m_id и m_cost закрытыми. Это нормально, поскольку мы используем соответствующие конструкторы для их инициализации и открытые методы доступа для получения значений.

Этот код печатает следующее, как и ожидалось:

Подробнее о спецификаторах доступа мы поговорим в следующем уроке.

Еще один пример

Давайте посмотрим на еще одну пару классов, с которыми мы ранее работали:

Как мы уже писали ранее, BaseballPlayer инициализирует только свои собственные члены и не указывает, какой конструктор Person использовать. Это означает, что каждый созданный нами BaseballPlayer будет использовать конструктор Person по умолчанию, который инициализирует имя пустой строкой и возраст значением 0. Поскольку имеет смысл дать нашему BaseballPlayer имя и возраст при его создании, мы должны изменить его конструктор, чтобы добавить эти параметры.

Вот наши обновленные классы, которые используют закрытые члены, причем класс BaseballPlayer вызывает соответствующий конструктор Person для инициализации унаследованных переменных-членов Person :

Теперь мы можем создавать бейсболистов так:

Этот код выводит:

Как видите, имя и возраст из базового класса были правильно инициализированы, как и количество хоумранов и средний показатель из производного класса.

Цепочки наследования

Классы в цепочке наследования работают точно так же.

В этом примере класс C является производным от класса B , который является производным от класса A . Итак, что происходит, когда мы создаем экземпляр объекта класса C ?

Сначала main() вызывает C(int, double, char) . Конструктор C вызывает B(int, double) . Конструктор B вызывает A(int) . Поскольку A ни от кого не наследуется, это первый класс, который мы создадим. A создается, печатает значение 5 и возвращает управление B . B создается, печатает значение 4.3 и возвращает управление C . C создается, печатает значение ' R ' и возвращает управление main() . Готово!

Таким образом, эта программа печатает:

Стоит отметить, что конструкторы могут вызывать конструкторы только их непосредственного родительского/базового класса. Следовательно, конструктор C не может напрямую вызывать или передавать параметры конструктору A . Конструктор C может вызывать только конструктор B (который отвечает за вызов конструктора A ).

Деструкторы

Когда производный класс уничтожается, каждый деструктор вызывается в порядке, обратном созданию. В приведенном выше примере, когда c уничтожается, сначала вызывается деструктор C , затем деструктор B , а затем деструктор A .

Резюме

При создании производного класса конструктор производного класса отвечает за определение того, какой вызывается конструктор базового класса. Если конструктор базового класса не указан, будет использоваться конструктор базового класса по умолчанию. В этом случае, если конструктор базового класса по умолчанию не может быть найден (или создан по умолчанию), компилятор выдаст ошибку. Далее классы создаются в порядке от самого базового к самому производному.

На этом этапе вы достаточно понимаете наследование в C++, чтобы создавать свои собственные наследованные классы!

Небольшой тест

Вопрос 1

Давайте реализуем наш пример с фруктами, о котором мы говорили во введении в наследование. Создайте базовый класс Fruit , содержащий два закрытых члена: имя, name , ( std::string ) и цвет, color , ( std::string ). Создайте класс для яблока, Apple , наследованный от Fruit . У Apple должен быть дополнительный закрытый член: клетчатка, fiber , ( double ). Создайте класс для банана, Banana , который также наследуется от Fruit . У Banana нет дополнительных членов.

Должна запуститься следующая программа:

Она должна напечатать следующее:

Подсказка: поскольку a и b являются константами, вам нужно помнить о константности. Убедитесь, что ваши параметры и функции имеют значение const .

При создании экземпляра класса или структуры вызывается его конструктор. Конструкторы имеют имя, совпадающее с именем класса или структуры, и обычно инициализируют члены данных нового объекта.

В следующем примере класс с именем Taxi определяется с помощью простого конструктора. Затем оператор new создает экземпляр этого класса. Конструктор Taxi вызывается оператором new сразу после того, как новому объекту будет выделена память.

Конструктор, который не принимает никаких параметров, называется конструктором без параметров. Конструкторы без параметров вызываются всякий раз, когда создается экземпляр объекта с помощью оператора new , а аргументы в new не передаются. Дополнительные сведения см. в разделе Конструкторы экземпляров.

Создание экземпляров класса можно запретить, сделав конструктор закрытым, следующим образом:

Дополнительные сведения см. в разделе Закрытые конструкторы.

Конструкторы для типов структур похожи на конструкторы классов, но structs не могут содержать явный конструктор без параметров, так как он предоставляется компилятором автоматически. Этот конструктор инициализирует каждое поле в struct со значением по умолчанию. При этом конструктор без параметров вызывается только в том случае, если экземпляр struct создается с помощью переменной new . Например, этот код использует конструктор без параметров, Int32чтобы гарантировать, что целое число инициализируется:

Однако следующий код вызывает ошибку компилятора, так как он не используется new , и потому что он пытается использовать объект, который не был инициализирован:

Кроме того, объекты на основе structs (включая все встроенные числовые типы) можно инициализировать или назначить, а затем использовать, как в следующем примере:

Поэтому вызов конструктора без параметров для типа значения не требуется.

Оба класса и structs могут определять конструкторы, принимающие параметры. Конструкторы, принимающие параметры, необходимо вызывать с помощью оператора new или base. Классы и structs могут определять также несколько конструкторов; для определения конструктора без параметров ни один их них не требуется. Пример:

Этот класс можно создать, воспользовавшись одним из следующих операторов:

Конструктор может использовать ключевое слово base для вызова конструктора базового класса. Пример:

В этом примере конструктор базового класса вызывается перед выполнением соответствующего ему блока. Ключевое слово base можно использовать как с параметрами, так и без них. Любые параметры для конструктора можно использовать как параметры для base или как часть выражения. Дополнительные сведения см. в разделе base.

В производном классе, если конструктор базового класса не вызывается явным образом с помощью base ключевого слова, конструктор без параметров, если он есть, вызывается неявно. Это означает, что следующие объявления конструкторов действуют одинаково:

Если базовый класс не предлагает конструктор без параметров, производный класс должен выполнить явный вызов базового конструктора с помощью base .

Конструктор может вызывать другой конструктор в том же объекте с помощью ключевого слова this. Как и base , this можно использовать с параметрами или без, а все параметры в конструкторе доступны как параметры this или как часть выражения. Например, второй конструктор в предыдущем примере можно переписать, используя this :

Применение ключевого слова this в приведенном выше примере привело к вызову конструктора:

Конструкторы могут иметь пометку public, private, protected, internal, protected internal или private protected. Эти модификаторы доступа определяют, каким образом пользователи класса смогут создавать класс. Дополнительные сведения см. в статье Модификаторы доступа.

Конструктор можно объявить статическим, используя ключевое слово static. Статические конструкторы вызываются автоматически непосредственно перед доступом к статическим полям и обычно используются для инициализации членов статического класса. Дополнительные сведения см. в разделе Статические конструкторы.

Когда все члены класса (или структуры) являются открытыми, для инициализации этого класса (или структуры) мы можем использовать агрегатную инициализацию напрямую, используя инициализацию списком:

Однако, как только мы сделаем какие-либо переменные-члены закрытыми, мы больше не сможем инициализировать классы таким образом. И это понятно: если у вас нет прямого доступа к переменной (поскольку она является закрытой), у вас не должно быть возможности напрямую инициализировать ее.

Итак, как же инициализировать класс с закрытыми переменными-членами? Ответ: через конструкторы.

Конструкторы

Конструктор – это особый вид функции-члена класса, которая автоматически вызывается при создании экземпляра объекта этого класса. Конструкторы обычно используются для инициализации переменных-членов класса соответствующими значениями по умолчанию или пользовательскими значениями или для выполнения любых шагов настройки, необходимых для использования класса (например, открытие файла или базы данных).

В отличие от обычных функций-членов, у конструкторов есть определенные правила того, как они должны называться:

конструкторы должны иметь то же имя, что и класс (с такими же заглавными буквами);
конструкторы не имеют возвращаемого типа (даже не void ).

Конструкторы по умолчанию

Конструктор, который не принимает параметров (или все параметры имеют значения по умолчанию), называется конструктором по умолчанию. Конструктор по умолчанию вызывается, если не предоставлены значения инициализации, предоставляемые пользователем.

Вот пример класса, у которого есть конструктор по умолчанию:

Этот класс был разработан для хранения дробного значения в виде целочисленных числителя и знаменателя. Мы определили конструктор по умолчанию с именем Fraction (такое же, как у класса).

Поскольку мы создаем экземпляр объекта типа Fraction без аргументов, то сразу после выделения памяти для объекта будет вызван конструктор по умолчанию, и наш объект будет инициализирован.

Эта программа дает следующий результат:

Обратите внимание, что числитель и знаменатель были инициализированы значениями, которые мы установили в конструкторе по умолчанию! Без конструктора по умолчанию числитель и знаменатель будут иметь мусорные значения, пока мы явно не присвоим им осмысленные значения или не инициализируем их другими способами (помните: переменные базовых типов не инициализируются значениями по умолчанию).

Прямая и унифицированная инициализации с использованием конструкторов с параметрами

Хотя конструктор по умолчанию отлично подходит для обеспечения инициализации наших классов осмысленными значениями по умолчанию, часто мы хотим, чтобы экземпляры нашего класса имели определенные значения, которые мы предоставляем. К счастью, конструкторы также можно объявлять с параметрами. Вот пример конструктора, который принимает два целочисленных параметра, которые используются для инициализации числителя и знаменателя:

Обратите внимание, что теперь у нас есть два конструктора: конструктор по умолчанию, который будет вызываться в случае по умолчанию, и второй конструктор, который принимает два параметра. Благодаря перегрузке функций эти два конструктора могут мирно сосуществовать в одном классе. Фактически, вы можете определить столько конструкторов, сколько захотите, при условии, что каждый имеет уникальную сигнатуру (количество и типы параметров).

Итак, как нам использовать этот конструктор с параметрами? Это просто! Мы можем использовать инициализацию списком или прямую инициализацию:

Как всегда, мы предпочитаем инициализацию списком. Причины для использования прямой инициализации при вызове конструкторов (шаблоны и std::initializer_list ) мы узнаем позже в этой серии статей. Существует еще один специальный конструктор, который может заставить инициализацию с фигурными скобками делать что-то другое, в этом случае мы должны использовать прямую инициализацию. Об этих конструкторах мы поговорим позже.

Обратите внимание, что мы дали второму параметру конструктора с параметрами значение по умолчанию, поэтому следующее также допустимо:

Значения по умолчанию для конструкторов работают точно так же, как и с любыми другими функциями, поэтому в приведенном выше случае, когда мы вызываем six , функция Fraction(int, int) вызывается со вторым параметром, по умолчанию равным 1.

Правило

Для инициализации объектов класса используйте инициализацию с фигурными скобками.

Копирующая инициализация с использованием оператора присваивания при работе с классами

Как и в случае с переменными базовых типов, инициализировать классы также можно, используя копирующую инициализацию:

Однако при работе с классами мы рекомендуем избегать этой формы инициализации, поскольку она может быть менее эффективной. Хотя прямая инициализация, унифицированная инициализация и копирующая инициализация работают одинаково с базовыми типами, копирующая инициализация с классами работают не одинаково (хотя конечный результат часто бывает одинаковым). Мы рассмотрим различия более подробно в следующей главе.

Уменьшение количества конструкторов

В приведенном выше объявлении двух конструкторов класса Fraction конструктор по умолчанию на самом деле несколько избыточен. Мы могли бы упростить этот класс следующим образом:

Хотя этот конструктор по-прежнему является конструктором по умолчанию, теперь он определен таким образом, что может принимать одно или два значения, предоставленных пользователем.

При реализации конструкторов подумайте, как вы можете уменьшить их количество за счет разумной установки значений по умолчанию.

Напоминание о параметрах по умолчанию

Правила определения и вызова функций с параметрами по умолчанию (описанные в уроке «8.12 – Аргументы по умолчанию») применимы и к конструкторам. Напомним, что при определении функции с параметрами по умолчанию все параметры по умолчанию должны следовать после любых параметров, отличных от параметров по умолчанию, т.е. после параметра по умолчанию не может быть параметров, не заданных по умолчанию.

Это может привести к неожиданным результатам для классов, которые имеют несколько параметров по умолчанию разных типов. Рассмотрим следующий код:

В s4 мы попытались создать Something , предоставив только double . Это не будет компилироваться, поскольку правила соответствия аргументов параметрам по умолчанию не позволят нам пропустить не крайний правый параметр (в данном случае крайний левый параметр типа int ).

Если мы хотим иметь возможность создать Something только c double , нам нужно добавить второй (не используемый по умолчанию) конструктор:

Неявно созданный конструктор по умолчанию

Если в вашем классе нет конструкторов, C++ автоматически сгенерирует для вас открытый конструктор по умолчанию. Иногда это называют неявным конструктором («implicit constructor», или неявно сгенерированным конструктором).

Рассмотрим следующий класс:

У этого класса нет конструктора. Следовательно, компилятор сгенерирует конструктор, который позволит нам создать объект Date без аргументов.

Этот конкретный неявный конструктор позволяет нам создать объект Date без аргументов, но не инициализирует ни один из его членов, если мы не создадим объект Date с помощью прямой инициализации или инициализации списком (поскольку все члены принадлежат базовым типам, а те при создании не инициализируется). Если бы у Date были члены, которые сами принадлежат типам классов, например std::string , конструкторы этих членов вызывались бы автоматически.

Чтобы обеспечить инициализацию переменных-членов, мы можем инициализировать их при их объявлении.

Хотя вы не видите неявно созданный конструктор, вы можете доказать, что он существует:

Приведенный выше код компилируется, потому что объект Date будет использовать неявный конструктор (который является открытым).

Если в вашем классе есть какие-либо другие конструкторы, неявно сгенерированный конструктор предоставлен не будет. Например:

Чтобы разрешить создание Date без аргументов, добавьте в конструктор аргументы по умолчанию, добавьте пустой конструктор по умолчанию или явно добавьте конструктор по умолчанию:

Использование = default – это почти то же самое, что добавление конструктора по умолчанию с пустым телом. Единственное отличие состоит в том, что = default позволяет нам безопасно инициализировать переменные-члены, даже если у них нет инициализатора:

Использование = default длиннее, чем написание конструктора с пустым телом, но лучше выражает ваши намерения (создать конструктор по умолчанию) и безопаснее. = default также работает для других специальных конструкторов, о которых мы поговорим в будущем.

Правило

Если у вас в вашем классе есть конструкторы, и вам нужен конструктор по умолчанию, который ничего не делает, используйте = default .

Классы, содержащие классы

Класс может содержать в качестве переменных-членов другие классы. По умолчанию, когда создается внешний класс, у переменных-членов вызываются конструкторы по умолчанию. Это происходит до выполнения тела конструктора.

Это можно продемонстрировать следующим образом:

Этот код печатает:

Когда создается переменная b , вызывается конструктор B() . Перед выполнением тела конструктора инициализируется m_a , вызывая конструктор по умолчанию класса A . Это печатает " А ". Затем управление возвращается конструктору B , и выполняется тело конструктора B .

Это имеет смысл, если подумать, что конструктор B() может захотеть использовать переменную m_a , поэтому сначала лучше инициализировать m_a !

Отличие от последнего примера в предыдущем разделе в том, что m_a принадлежит типу класса. Члены типа класса инициализируются, даже если мы не инициализируем их явно.

В следующем уроке мы поговорим о том, как инициализировать эти переменные-члены класса.

Замечания о конструкторах

Многие начинающие программисты не понимают, создают ли конструкторы объекты или нет. Они этого не делают – компилятор выполняет выделение памяти для объекта до вызова конструктора.

Конструкторы на самом деле служат двум целям. Во-первых, они определяют, кому разрешено создавать объект. То есть объект класса может быть создан только в том случае, если может быть найден соответствующий конструктор.

Во-вторых, конструкторы можно использовать для инициализации объектов. Вопрос о том, действительно ли конструктор выполняет инициализацию, зависит от программиста. Синтаксически допустимо иметь конструктор, который вообще не выполняет инициализацию (конструктор по-прежнему служит цели создания объекта, как указано выше).

Однако, как и при инициализации всех локальных переменных, при создании объекта рекомендуется инициализировать все переменные-члены. Это можно сделать либо с помощью конструктора, либо с помощью других средств, которые мы покажем в будущих уроках.

Лучшая практика

Всегда инициализируйте все переменные-члены в ваших объектах.

Наконец, конструкторы предназначены для использования для инициализации только при создании объекта. Не следует пытаться вызвать конструктор для повторной инициализации существующего объекта. Хотя это может компилироваться, результаты будут не такими, как вы планировали (вместо этого компилятор создаст временный объект, а затем отбросит его).

Небольшой тест

Вопрос 1

Напишите класс мяча с именем Ball . Ball должен иметь две закрытые переменные-члены со значениями по умолчанию: m_color (" black ") и m_radius (10.0). Ball должен предоставить конструкторы для установки только m_color , установки только m_radius , установки обоих или ни одного из значений. В этом вопросе теста не используйте параметры по умолчанию для ваших конструкторов. Также напишите функцию для печати цвета и радиуса мяча.

Следующая программа-пример должна скомпилироваться:

и выдавать следующий результат:

b) Обновите свой ответ на предыдущий вопрос, чтобы использовать конструкторы с параметрами по умолчанию. Используйте как можно меньше конструкторов.

Вопрос 2

Что произойдет, если вы не объявите конструктор по умолчанию?

Если вы не определили никаких других конструкторов, компилятор создаст для вас пустой открытый конструктор по умолчанию. Это означает, что ваши объекты будут создаваться без параметров.
Если вы определили другие конструкторы (по умолчанию или нет), компилятор не создаст для вас конструктор по умолчанию. Предполагая, что вы сами не предоставили конструктор по умолчанию, ваши объекты не будут создаваться без аргументов.

Чтобы настроить, как класс инициализирует его члены или вызывать функции при создании объекта класса, определите конструктор. Конструкторы имеют имена, совпадающие с именами классов, и не имеют возвращаемых значений. Вы можете определить столько перегруженных конструкторов, сколько необходимо для настройки инициализации различными способами. Как правило, конструкторы имеют открытые специальные возможности, чтобы код за пределами определения класса или иерархии наследования может создавать объекты класса. Но вы также можете объявить конструктор как protected или private .

Конструкторы могут при необходимости принимать список инициализаторов элементов. Это более эффективный способ инициализации членов класса, чем назначение значений в тексте конструктора. В следующем примере показан класс Box с тремя перегруженными конструкторами. Последние два используют списки инициализации элементов:

При объявлении экземпляра класса компилятор выбирает, какой конструктор будет вызываться на основе правил разрешения перегрузки:

Конструкторы могут быть объявлены как inline , , explicitfriend или constexpr .
Конструктор может инициализировать объект, объявленный как const , volatile или const volatile . Объект становится const после завершения конструктора.
Чтобы определить конструктор в файле реализации, присвойте ему полное имя, как и любая другая функция-член: Box::Box() .

Списки инициализаторов элементов

При необходимости конструктор может иметь список инициализаторов элементов, который инициализирует члены класса перед запуском тела конструктора. (Список инициализаторов элементов не совпадает со списком инициализаторов типа std::initializer_list .)

Предпочитать инициализаторы элементов перечисляют значения вместо назначения значений в тексте конструктора. Список инициализаторов элементов напрямую инициализирует элементы. В следующем примере показан список инициализаторов элементов, состоящий из всех identifier(argument) выражений после двоеточия:

Идентификатор должен ссылаться на член класса; он инициализирован со значением аргумента. Аргумент может быть одним из параметров конструктора, вызова функции или . std::initializer_list

const члены и члены ссылочного типа должны быть инициализированы в списке инициализаторов элементов.

Чтобы обеспечить полную инициализацию базовых классов перед запуском производного конструктора, вызовите все параметризованные конструкторы базового класса в списке инициализаторов.

Конструкторы по умолчанию

Конструкторы по умолчанию обычно не имеют параметров, но они могут иметь параметры со значениями по умолчанию.

Конструкторы по умолчанию являются одной из специальных функций-членов. Если конструкторы в классе не объявляются, компилятор предоставляет неявный inline конструктор по умолчанию.

Если используется неявный конструктор по умолчанию, обязательно инициализировать элементы в определении класса, как показано в предыдущем примере. Без этих инициализаторов члены будут неинициализированы, а вызов Volume() создаст значение мусора. Как правило, рекомендуется инициализировать элементы таким образом, даже если не используется неявный конструктор по умолчанию.

Вы можете запретить компилятору создавать неявный конструктор по умолчанию, определив его как удаленный:

Конструктор по умолчанию, созданный компилятором, будет определен как удаленный, если какие-либо члены класса не являются конструктором по умолчанию. Например, все члены типа класса и их члены класса должны иметь конструктор по умолчанию и деструкторы, которые доступны. Все члены данных ссылочного типа и все const члены должны иметь инициализатор элементов по умолчанию.

При вызове конструктора по умолчанию, созданного компилятором, и пытаетесь использовать круглые скобки, выдается предупреждение:

Это утверждение является примером проблемы "Большинство vexing Parse". Можно интерпретировать myclass md(); как объявление функции или как вызов конструктора по умолчанию. Поскольку средства синтаксического анализа C++ предпочитают объявления по сравнению с другими вещами, выражение рассматривается как объявление функции. Дополнительные сведения см. в разделе "Большинство синтаксического анализа".

Если объявлены какие-либо конструкторы, отличные от по умолчанию, компилятор не предоставляет конструктор по умолчанию:

Если у класса нет конструктора по умолчанию, массив объектов этого класса нельзя создать с помощью синтаксиса квадратной скобки. Например, учитывая предыдущий блок кода, массив Boxes нельзя объявить следующим образом:

Однако для инициализации массива объектов Box можно использовать набор списков инициализаторов:

Дополнительные сведения см. в разделе "Инициализаторы".

Конструкторы копии

Конструктор копирования инициализирует объект, копируя значения элементов из объекта того же типа. Если члены класса являются простыми типами, такими как скалярные значения, конструктор копирования, созданный компилятором, достаточно, и вам не нужно определять собственные. Если для класса требуется более сложная инициализация, необходимо реализовать пользовательский конструктор копирования. Например, если член класса является указателем, необходимо определить конструктор копирования для выделения новой памяти и копирования значений из объекта, на который указывает другой объект. Конструктор копирования, созданный компилятором, просто копирует указатель, чтобы новый указатель по-прежнему указывал на расположение памяти другого пользователя.

Конструктор копирования может иметь одну из следующих сигнатур:

При определении конструктора копирования необходимо также определить оператор присваивания копирования (=). Дополнительные сведения см. в разделе "Назначение " и " Копирование конструкторов" и операторов присваивания копирования.

Вы можете запретить копирование объекта, определив конструктор копирования как удаленный:

При попытке копирования объекта возникает ошибка C2280: попытка ссылаться на удаленную функцию.

Конструкторы перемещения

Конструктор перемещения — это специальная функция-член, которая перемещает владение данными существующего объекта в новую переменную без копирования исходных данных. Он принимает ссылку rvalue в качестве первого параметра, а все последующие параметры должны иметь значения по умолчанию. Конструкторы перемещения могут значительно повысить эффективность программы при передаче больших объектов.

Компилятор выбирает конструктор перемещения, когда объект инициализируется другим объектом того же типа, если другой объект будет уничтожен и больше не нуждается в его ресурсах. В следующем примере показано одно дело, когда конструктор перемещения выбирается с помощью разрешения перегрузки. В конструкторе, который вызывает get_Box() , возвращаемое значение является xvalue (значение eXpiring). Поэтому он не назначается какой-либо переменной и поэтому выходит за пределы области действия. Чтобы обеспечить мотивацию для этого примера, давайте предоставим Box большой вектор строк, представляющих его содержимое. Вместо копирования вектора и его строк конструктор перемещения "крадет" его из значения "box", чтобы вектор теперь принадлежит новому объекту. Вызов std::move необходим, так как оба vector класса string реализуют собственные конструкторы перемещения.

Если класс не определяет конструктор перемещения, компилятор создает неявный конструктор, если конструктор копирования не объявлен пользователем, оператор назначения копирования, оператор перемещения или деструктор. Если не определен явный или неявный конструктор перемещения, операции, в противном случае использующие конструктор перемещения, используют конструктор копирования. Если класс объявляет конструктор перемещения или оператор присваивания перемещения, неявно объявленный конструктор копирования определяется как удаленный.

Неявно объявленный конструктор перемещения определяется как удаленный, если какие-либо элементы, являющиеся типами классов, не имеют деструктора или если компилятор не может определить, какой конструктор следует использовать для операции перемещения.

Дополнительные сведения о написании конструктора нетривиального перемещения см. в разделе "Конструкторы перемещения" и "Операторы присваивания перемещения" (C++).

Явно заданные по умолчанию и удаленные конструкторы

Конструкторы копирования по умолчанию , конструкторы по умолчанию, конструкторы перемещения, операторы присваивания копирования, операторы присваивания перемещения и деструкторы. Вы можете явно удалить все специальные функции-члены.

Конструкторы constexpr

Конструктор может быть объявлен как constexpr , если

он либо объявлен как стандартный, либо удовлетворяет всем условиям для функций constexpr в целом;
класс не имеет виртуальных базовых классов;
каждый из параметров является литеральным типом;
тело не является блоком try-block функции;
инициализированы все нестатические члены данных и подобъекты базового класса;
Значение , если класс является (a) объединением, имеющим члены варианта, или (б) имеет анонимные объединения, инициализируется только один из членов профсоюза;
каждый нестатический член данных типа класса, а все подобъекты базового класса имеют конструктор constexpr.

Конструкторы списков инициализаторов

Затем создайте объекты Box следующим образом:

Явные конструкторы

Если у класса имеется конструктор с одним параметром, или у всех параметров, кроме одного, имеются значения по умолчанию, тип параметра можно неявно преобразовать в тип класса. Например, если у класса Box имеется конструктор, подобный следующему:

Можно инициализировать Box следующим образом:

Или передать целое значение функции, принимающей объект Box:

В некоторых случаях подобные преобразования могут быть полезны, однако чаще всего они могут привести к незаметным, но серьезным ошибкам в вашем коде. Как правило, необходимо использовать ключевое explicit слово в конструкторе (и определяемых пользователем операторах), чтобы предотвратить такое неявное преобразование типов:

Когда конструктор является явным, эта строка вызывает ошибку компилятора: ShippingOrder so(42, 10.8); . Дополнительные сведения см. в разделе о преобразованиях определяемых пользователем типов.

Порядок строительства

Конструктор выполняет свою работу в следующем порядке.

Вызывает конструкторы базовых классов и членов в порядке объявления.

Если класс является производным от виртуальных базовых классов, конструктор инициализирует указатели виртуальных базовых классов объекта.

Если класс имеет или наследует виртуальные функции, конструктор инициализирует указатели виртуальных функций объекта. Указатели виртуальных функций указывают на таблицу виртуальных функций класса, чтобы обеспечить правильную привязку вызовов виртуальных функций к коду.

Выполняет весь код в теле функции.

В следующем примере показан порядок, в котором конструкторы базовых классов и членов вызываются в конструкторе для производного класса. Сначала вызывается базовый конструктор. Затем члены базового класса инициализируются в том порядке, в котором они отображаются в объявлении класса. Наконец, вызывается производный конструктор.

Выходные данные будут выглядеть следующим образом.

Конструктор производного класса всегда вызывает конструктор базового класса, чтобы перед выполнением любых дополнительных операций иметь в своем распоряжении полностью созданные базовые классы. Конструкторы базового класса вызываются в порядке наследования, например, если ClassA является производным от , производным от ClassC ClassB которого является конструктор, ClassC сначала вызывается конструктор, а затем ClassB конструктор, а затем ClassA конструктор.

Если базовый класс не имеет конструктора по умолчанию, необходимо указать параметры конструктора базового класса в конструкторе производного класса:

Если конструктор создает исключение, то удаление выполняется в порядке, обратном созданию.

Отменяется код в теле функции конструктора.

Объекты базовых классов и объекты-члены удаляются в порядке, обратном объявлению.

Если конструктор не делегируется, все полностью созданные объекты базового класса и члены уничтожаются. Однако поскольку сам объект не полностью построен, деструктор не выполняется.

Производные конструкторы и расширенная инициализация агрегатов

Если конструктор базового класса не является открытым, но доступен для производного класса, нельзя использовать пустые фигурные скобки для инициализации объекта производного типа в /std:c++17 режиме, а затем в Visual Studio 2017 и более поздних версий.

В следующем примере показана соответствующая реакция на событие в C++14:

В C++17 Derived теперь считается агрегатным типом. Это означает, что инициализация Base через закрытый конструктор по умолчанию происходит непосредственно как часть расширенного правила агрегатной инициализации. Ранее частный Base конструктор был вызван через Derived конструктор, и он был успешно выполнен из-за friend объявления.

В следующем примере показано поведение C++17 в Visual Studio 2017 и более поздних версий в /std:c++17 режиме:

Конструкторы для классов с множественным наследованием

Если класс является производным от нескольких базовых классов, конструкторы базового класса вызываются в порядке, в котором они перечислены в объявлении производного класса:

Должны выводиться следующие выходные данные:

Делегирующие конструкторы

Делегирующий конструктор вызывает другой конструктор в том же классе для выполнения некоторых действий по инициализации. Эта функция полезна, если у вас есть несколько конструкторов, которые все должны выполнять аналогичную работу. Основную логику можно написать в одном конструкторе и вызвать из других. В следующем тривиальном примере Box(int) делегирует свою работу Box(int,int,int):

Объект, созданный конструкторами, полностью инициализируется сразу после выполнения любого конструктора. Дополнительные сведения см. в разделе "Делегирование конструкторов".

Наследование конструкторов (C++11)

Производный класс может наследовать конструкторы от прямого базового класса с помощью using объявления, как показано в следующем примере:

Visual Studio 2017 и более поздних версий: оператор using в /std:c++17 режиме и более поздних версиях преобразует все конструкторы из базового класса, за исключением тех, которые имеют идентичную сигнатуру конструкторам в производном классе. Как правило, рекомендуется использовать наследуемые конструкторы, когда производный класс не объявляет новые члены данных или конструкторы.

Шаблон класса может наследовать все конструкторы от аргумента типа, если этот тип определяет базовый класс:

Производный класс не может наследоваться от нескольких базовых классов, если эти базовые классы имеют конструкторы с одинаковой сигнатурой.

Конструкторы и составные классы

Классы, содержащие члены типа класса, называются составными классами. При создании члена типа класса составного класса конструктор вызывается перед собственным конструктором класса. Если у содержащегося класса нет конструктора по умолчанию, необходимо использовать список инициализации в конструкторе составного класса. В предыдущем примере StorageBox при присвоении типу переменной-члена m_label нового класса Label необходимо вызвать конструктор базового класса и инициализировать переменную m_label в конструкторе StorageBox :

Конструктор имеется в любом классе. Даже если вы его не написали, компилятор Java сам создаст конструктор по умолчанию (default constructor). Этот конструктор пустой и не делает ничего, кроме вызова конструктора суперкласса. Т.е. если написать: то это эквивалентно написанию: В данном случае явно класса предка не указано, а по умолчанию все классы Java наследуют класс Object поэтому вызывается конструктор класса Object . Если в классе определен конструктор с параметрами, а перегруженного конструктора без параметров нет, то вызов конструктора без параметров является ошибкой. Тем не менее, в Java, начиная с версии 1.5, можно использовать конструкторы с аргументами переменной длины. И если есть конструктор, имеющий аргумент переменной длины, то вызов конструктора по умолчанию ошибкой не будет. Не будет потому, что аргумент переменной длины может быть пустым. Например, следующий пример не будет компилироваться, однако если раскомментарить конструктор с аргументом переменной длины, то компиляция и запуск пройдут успешно и в результате работы строки кода DefaultDemo dd = new DefaultDemo() ; вызовется конструктор DefaultDemo(int . v) . Естественно, что в данном случае необходимо пользоваться JSDK 1.5. Файл DefaultDemo.java Результат вывода программы при раскомментаренном конструкторе: Однако, в распространенном случае, когда в классе вообще не определено ни одного конструктора, вызов конструктора по умолчанию (без параметров) будет обязательным явлением, поскольку подстановка конструктора по умолчанию происходит автоматически.

Создание объекта и конструкторы

Ищется класс объекта среди уже используемых в программе классов. Если его нет, то он ищется во всех доступных программе каталогах и библиотеках. После обнаружения класса в каталоге или библиотеке выполняется создание, и инициализация статических полей класса. Т.е. для каждого класса статические поля инициализируются только один раз.
Выделяется память под объект.
Выполняется инициализация полей класса.
Отрабатывает конструктор класса.
Формируется ссылка на созданный и инициализированный объект. Эта ссылка и является значением выражения, создающего объект. Объект может быть создан и с помощью вызова метода newInstance() класса java.lang.Class . В этом случае используется конструктор без списка параметров.

Перегрузка конструкторов

Конструкторы одного класса могут иметь одинаковое имя и различную сигнатуру. Такое свойство называется совмещением или перегрузкой(overloading). Если класс имеет несколько конструкторов, то присутствует перегрузка конструкторов.

Параметризированные конструкторы

Сигнатура конструктора – это количество и типы параметров, а также последовательность их типов в списке параметров конструктора. Тип возвращаемого результата не учитывается. Конструктор не возвращает никаких параметров. Это положение объясняет в некотором смысле, как Java различает перегруженные конструкторы или методы. Java различает перегруженные методы не по возвращаемому типу, а по числу, типам и последовательности типов входных параметров. Конструктор не может возвращать даже тип void , иначе он превратится в обычный метод, даже не смотря на сходство с именем класса. Следующий пример демонстрирует это. Файл VoidDemo.java В результате программа выведет: Это лишний раз доказывает, что конструктором является метод без возвращаемых параметров. Тем не менее, для конструктора можно задать один из трех модификаторов public , private или protected . И пример теперь будет выглядеть следующим образом: Файл VoidDemo2.java В конструкторе разрешается записывать оператор return , но только пустой, без всякого возвращаемого значения. Файл ReturnDemo.java

Конструкторы, параметризированные аргументами переменной длины

В Java SDK 1.5 появился долгожданный инструмент – аргументы переменной длины для конструкторов и методов(variable-length arguments). До этого переменное количество документов обрабатывалось двумя неудобными способами. Первый из них был рассчитан на то, что максимальное число аргументов ограничено небольшим количеством и заранее известно. В таком случае можно было создавать перегружаемые версии метода, по одной на каждый вариант списка передаваемых в метод аргументов. Второй способ рассчитан на неизвестное заранее и большое количество аргументов. В этом случае аргументы помещались в массив, и этот массив передавался методу. Аргументы переменной длины чаще всего задействованы в последующих манипуляциях с инициализациями переменных. Отсутствие некоторых из ожидаемых аргументов конструктора или метода удобно заменять значениями по умолчанию. Аргумент переменной длины есть массив, и обрабатывается как массив. Например, конструктор для класса Checking с переменным числом аргументов будет выглядеть так: Символьная комбинация . сообщает компилятору о том, что будет использоваться переменное число аргументов, и что эти аргументы будут храниться в массиве, значение ссылки на который содержится в переменной n. Конструктор может вызываться с разным числом аргументов, включая их полное отсутствие. Аргументы автоматически помещаются в массив и передаются через n. В случае отсутствия аргументов длина массива равна 0. В список параметров наряду с аргументами переменной длины могут быть включены и обязательные параметры. В этом случае параметр, содержащий переменное число аргументов должен обязательно быть последним в списке параметров. Например: Вполне очевидное ограничение касается количества параметров с переменной длиной. В списке параметров должен быть только один параметр переменной длины. При наличии двух параметров переменной длины компилятору невозможно определить, где заканчивается один параметр и начинается другой. Например: Файл Checking.java Например, есть аппаратура, способная распознавать номера автомобилей и запоминать номера квадратов местности, где побывал каждый из автомобилей за день. Необходимо из общей массы зафиксированных автомобилей отобрать те, которые в течение дня побывали в двух заданных квадратах, скажем 22 и 15, согласно карте местности. Вполне естественно, что автомобиль может в течение дня побывать во многих квадратах, а может только в одном. Очевидно, что количество посещенных квадратов ограничено физической скоростью автомобиля. Составим небольшую программу, где конструктор класса будет принимать в качестве аргументов номер автомобиля как обязательный параметр и номера посещенных квадратов местности, число которых может быть переменным. Конструктор будет проверять, не появился ли автомобиль в двух квадратах, если появился, то вывести его номер на экран.

Передача параметров в конструктор

основные типы (примитивы);
ссылки на объекты.

конструктор не может менять значения входных параметров основных (примитивных) типов;
конструктор не может изменять ссылки входных параметров;
конструктор не может переназначать ссылки входных параметров на новые объекты.

изменять состояние объекта, передаваемого в качестве входного параметра.

Конструкторы и блоки инициализации, последовательность действий при вызове конструктора

Все поля данных инициализируются своими значениями, предусмотренными по умолчанию (0, false или null).
Инициализаторы всех полей и блоки инициализации выполняются в порядке их перечисления в объявлении класса.
Если в первой строке конструктора вызывается другой конструктор, то выполняется вызванный конструктор.
Выполняется тело конструктора.

присвоить значение в объявлении;
присвоить значения в блоке инициализации;
задать его значение в конструкторе.

Ключевое слово this в конструкторах

Конструкторы используют this чтобы сослаться на другой конструктор в этом же классе, но с другим списком параметров. Если конструктор использует ключевое слово this , то оно должно быть в первой строке, игнорирование этого правила приведет к ошибке компилятора. Например: Файл ThisDemo.java Результат вывода программы: В данном примере имеется два конструктора. Первый получает строку-аргумент. Второй не получает никаких аргументов, он просто вызывает первый конструктор используя имя "John" по-умолчанию. Таким образом, можно с помощью конструкторов инициализировать значения полей явно и по умолчанию, что часто необходимо в программах.

Ключевое слово super в конструкторах

Конструкторы используют super , чтобы вызвать конструктор суперкласса. Если конструктор использует super , то этот вызов должен быть в первой строке, иначе компилятор выдаст ошибку. Ниже приведен пример: Файл SuperClassDemo.java В этом простом примере конструктор Child() содержит вызов super() , который создает экземпляр класса SuperClassDemo , в дополнение к классу Child . Так как super должен быть первым оператором, выполняемым в конструкторе подкласса, этот порядок всегда одинаков и не зависит от того, используется ли super() . Если он не используется, то сначала будет выполнен конструктор по умолчанию (без параметров) каждого суперкласса, начиная с базового класса. Следующая программа демонстрирует, когда выполняются конструкторы. Файл Call.java Вывод этой программы: Конструкторы вызываются в порядке подчиненности классов. В этом есть определенный смысл. Поскольку суперкласс не имеет никакого знания о каком-либо подклассе, то любая инициализация, которую ему нужно выполнить, является отдельной. По возможности она должна предшествовать любой инициализации, выполняемой подклассом. Поэтому-то она и должна выполняться первой.

Настраиваемые конструкторы

Механизм идентификации типа во время выполнения является одним из мощных базовых принципов языка Java, который реализует полиморфизм. Однако такой механизм не страхует разработчика от несовместимого приведения типов в ряде случаев. Самый частый случай – манипулирование группой объектов, различные типы которых заранее неизвестны и определяются во время выполнения. Поскольку ошибки, связанные с несовместимостью типов могут проявиться только на этапе выполнения, то это затрудняет их поиск и ликвидацию. Введение настраиваемых типов в Java 2 5.0 частично отодвигает возникновение подобных ошибок с этапа выполнения на этап компиляции и обеспечивает недостающую типовую безопасность. Отпадает необходимость в явном приведении типов при переходе от типа Object к конкретному типу. Следует иметь ввиду, что средства настройки типов работают только с объектами и не распространяются на примитивные типы данных, которые лежат вне дерева наследования классов. Благодаря настраиваемым типам все приведения выполняются автоматически и скрыто. Это позволяет обезопасить от несоответствия типов и гораздо чаще повторно использовать код. Настраиваемые типы можно использовать в конструкторах. Конструкторы могут быть настраиваемыми, даже если их класс не является настраиваемым типом. Например: Поскольку конструктор GenConstructor задает параметр настраиваемого типа, который должен быть производным классом от класса Number , его можно вызвать с любы

Читайте также: