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C++ 6种构造函数简化记忆

news 2025/9/26 14:54:12

对C++构造函数的记忆，不管对于在 C++老兵还是新手，都是一个很头痛的问题。新手困惑于构造函数种类繁多，应用场景各异。老手则困惑于记过则忘，难以长久。今天花点时间，简单做一个汇总，方便新手理解，同时也方便老手记忆。

构造函数（Constructor）是类的特殊成员函数，主要用于控制对象的初始化过程。其名称与类名相同，无返回类型（包括 void）。根据功能和设计场景的不同，C++ 支持多达6种类型的构造函数。

以下是对这6种构造函数类型的压缩简化版本：

1. 默认构造函数（Default Constructor）

定义：无参构造函数，或所有参数均有默认值的构造函数。

作用：当创建对象时未显式提供初始化参数时，编译器自动调用默认构造函数完成对象的初始化。

特点：

若类中未显式定义任何构造函数，编译器会自动生成一个隐式默认构造函数（行为为空，仅对内置类型（如 int、指针）不做初始化，对类类型成员调用其默认构造函数）。
若类中显式定义了其他构造函数（如参数化构造函数），编译器不再自动生成隐式默认构造函数（需手动定义或使用 = default显式保留）。

示例：

class Sensor {
public:// 隐式默认构造函数（编译器自动生成）// Sensor() = default;  // 显式保留默认构造函数（可选）// 显式定义的默认构造函数（无参）Sensor() : id(0), is_active(false) {}private:int id;bool is_active;
};// 使用场景：创建对象时不传递参数
Sensor s1;  // 调用默认构造函数

2. 参数化构造函数（Parameterized Constructor）

定义：带有至少一个参数的构造函数。

作用：允许通过传递不同参数初始化对象，满足多样化的初始化需求。

特点：

是最常用的构造函数类型，用于为对象成员赋予初始值。
可重载多个参数化构造函数（参数类型或数量不同）。

示例：

class Sensor {
public:// 参数化构造函数（带两个参数）Sensor(int id, bool active) : id(id), is_active(active) {}private:int id;bool is_active;
};// 使用场景：创建对象时传递参数初始化
Sensor s2(101, true);  // id=101, is_active=true

3. 拷贝构造函数（Copy Constructor）

定义：参数为同类型对象的常量引用（const T&）的构造函数。

作用：用一个已存在的对象（源对象）初始化一个新对象（目标对象），实现对象的复制。

关键细节：

若未显式定义，编译器会生成隐式拷贝构造函数，其行为是浅拷贝（逐成员复制，对指针成员仅复制地址，不复制指向的内存）。
若类包含动态分配的资源（如堆内存、文件句柄），需显式定义深拷贝的拷贝构造函数，避免多个对象共享同一资源导致重复释放等问题。

示例（浅拷贝 vs 深拷贝）：

// 浅拷贝问题示例
class Buffer {
public:Buffer(size_t size) : size(size), data(new uint8_t[size]) {}  // 参数化构造函数~Buffer() { delete[] data; }  // 析构函数释放内存// 隐式拷贝构造函数（浅拷贝）：仅复制 data 指针地址// Buffer(const Buffer&) = default; // 显式深拷贝构造函数Buffer(const Buffer& other) : size(other.size), data(new uint8_t[other.size]) {memcpy(data, other.data, size);  // 复制数据内容}private:size_t size;uint8_t* data;
};// 使用场景：对象复制（如传值、返回对象、初始化列表）
Buffer buf1(1024);       // 参数化构造函数
Buffer buf2 = buf1;      // 调用拷贝构造函数（若未定义深拷贝会导致析构时重复释放）

4. 移动构造函数（Move Constructor，C++11 引入）

定义：参数为同类型对象的右值引用（T&&）的构造函数。

作用：将源对象（通常是临时对象或即将销毁的对象）的资源“转移”到新对象，避免不必要的复制，提升性能。

关键细节：

若未显式定义，编译器仅在类未显式定义拷贝构造、拷贝赋值、析构函数时，自动生成隐式移动构造函数（行为是将源对象的成员逐个“移动”，对指针成员直接复制地址，并将源对象指针置空）。
移动构造后，源对象进入“有效但未定义”状态（通常可安全析构或重新赋值）。

示例：

class DynamicArray {
public:DynamicArray(size_t size) : size(size), data(new int[size]) {}  // 参数化构造函数~DynamicArray() { delete[] data; }// 隐式移动构造函数（编译器自动生成，若未定义其他特殊成员）// DynamicArray(DynamicArray&& other) noexcept //     : size(other.size), data(other.data) {//     other.size = 0;//     other.data = nullptr;  // 关键：置空源对象指针，避免重复释放// }// 显式移动构造函数（优化资源转移）DynamicArray(DynamicArray&& other) noexcept : size(std::exchange(other.size, 0)), data(std::exchange(other.data, nullptr)) {}private:size_t size;int* data;
};// 使用场景：利用临时对象初始化新对象（如 std::move 或函数返回临时对象）
DynamicArray arr1(100);
DynamicArray arr2 = std::move(arr1);  // 调用移动构造函数，arr1 的资源转移给 arr2

5. 委托构造函数（Delegating Constructor，C++11 引入）

定义：一个构造函数通过其初始化列表调用同类的另一个构造函数。

作用：减少重复初始化代码，集中维护初始化逻辑。

关键细节：

委托构造函数的初始化列表只能调用一个同类的其他构造函数，不能同时初始化成员变量。
避免循环委托（如构造函数 A 调用 B，B 又调用 A），否则会导致编译错误。

示例：

class Sensor {
public:// 基础构造函数（初始化核心参数）Sensor(int id) : id(id), is_active(true), type("Unknown") {}// 委托构造函数：调用基础构造函数，并初始化额外成员Sensor(int id, const std::string& type) : Sensor(id) {  // 委托给上一个构造函数this->type = type;  // 初始化额外成员}private:int id;bool is_active;std::string type;
};// 使用场景：多个构造函数共享部分初始化逻辑
Sensor s3(202);          // 调用 Sensor(int id)
Sensor s4(203, "Camera"); // 调用委托构造函数，最终调用 Sensor(int id)

6. 转换构造函数（Converting Constructor）

定义：单参数的构造函数（或多参数但除第一个外均有默认值），允许将参数类型隐式转换为类类型。

作用：简化类型转换，使代码更简洁。

注意事项：

若不需要隐式转换，建议用 explicit关键字修饰，强制要求显式调用构造函数，避免意外的类型转换。

示例：

class Temperature {
public:// 转换构造函数（单参数，允许 int 隐式转换为 Temperature）explicit Temperature(int celsius) : celsius(celsius) {}  // explicit 禁止隐式转换// 若去掉 explicit：// Temperature(int celsius) : celsius(celsius) {}// 则 int 类型可隐式转换为 Temperature 对象，例如：Temperature t = 25;（可能不符合预期）private:int celsius;
};// 使用场景（显式调用）：
Temperature t1(25);       // 正确：显式调用构造函数
// Temperature t2 = 30;   // 错误：因 explicit 禁止隐式转换，需显式调用 Temperature t2(30);

总结表格

构造函数类型	核心作用	关键特性	典型场景
默认构造函数	无参初始化对象	编译器自动生成（若未定义其他构造）	对象无参创建
参数化构造函数	多参数初始化对象	可重载，满足多样化初始化需求	对象带参创建
拷贝构造函数	用已有对象复制初始化新对象	需处理深拷贝（避免资源冲突）	对象复制（传值、返回等）
移动构造函数（C++11）	转移资源而非复制，提升性能	右值引用参数，源对象资源被“窃取”	临时对象初始化、资源转移
委托构造函数（C++11）	减少重复初始化代码	调用同类其他构造函数	多构造函数共享逻辑
转换构造函数	允许参数类型隐式转换为类类型	单参数（或部分默认参数），可用 `explicit`禁止隐式转换	类型简化转换