C++ Super-FAQ 『Constructor』

Posted 2020-06-16

• 什么是构造函数

Constructors build objects from dust.

They turn a pile of arbitrary bits into a living object.

 

• List x, List x()与List x(Bar())

List x，声明一个类型为List名为x的对象；

List x()，声明一个名为x的函数，返回List类型；【LLVM提示『Empty parenthess interpreted as a function declartion』】

List x(Bar())，声明一个名为x的函数，含有一个类型为Bar的参数，返回类型List。

若想通过临时对象Bar构造一个名为x的List对象，应当写成List x{Bar()}，{}被称为uniform initialization（since C++11）。

 

• 在构造函数中能否调用本类型的其他构造函数

C++11增加的constructor chainging使得该操作可行。【具体行为还需补充】

C++11之前该操作不可行。因为，新调用的构造函数会在原地创建临时对象，该语句执行完毕后立即销毁。

 

默认构造函数的调用

默认构造函数是无需任何参数就能被调用的构造函数。

尽量使用vector而不是array构造对象数组，因为前者可以指定使用哪个构造函数，而后者只能使用默认构造函数。

1 vector<Fred> a(10, Fred(5,7));
2 Fred b[10];

 

例外：当需要 “explicit initialization of arrays” 这种语法时，使用array更合适。

Fred a[10] = {
    Fred(5,7), Fred(5,7), Fred(5,7), Fred(5,7), Fred(5,7),  // The 10 Fred objects are
    Fred(5,7), Fred(5,7), Fred(5,7), Fred(5,7), Fred(5,7)   // initialized using Fred(5,7)
  };

 

• 构造函数initialization list的调用顺序

Immediate base classes (left to right), then member objects (top to bottom).

注意：

若member objects包含嵌套，则必须将被嵌套的对象声明在前。

initialize list按照member objects声明的顺序初始化。

若一个成员变量的初始化使用另一成员变量的值时，必须明确表明他们的声明顺序。

 

• 在构造函数中访问this指针

在构造函数体（{}）内，可以访问this指针，因为此时所有的数据成员已经准备完毕。

但在构造函数中无法访问派生类override的虚函数，因为此时this还不知道它是一个派生类对象。

 

• Named Constructor Idiom

这是一种能够提供更直观、更安全地构造类的技术。

若一种类型含有许多构造函数，仅仅通过参数类型不易区分他们，这时就可采用『Named Constructor Idiom』。

比如，点坐标既能使用笛卡尔坐标系也能使用极坐标系，而他们的构造参数一致。这时可将他们的普通构造函数声明为私有，然后通过Named Constructor供用户构造访问。

Point p1 = Point::rectangular(5.7, 1.2);   // Obviously rectangular
Point p2 = Point::polar(5.7, 1.2);         // Obviously polar

若使用者需确保对象必须通过new创建，也可使用该技术。

 

• return-by-value是否意味着额外开销

不一定。

因为在某些用法下，（商业级）编译器会自动优化，将局部对象的指针而不是副本返回。

class Foo;
Foo Method(){
　　return Foo(...);
}

void Func() {
　　Foo x = Method();　　//会优化
　　Foo y;
　　y = Method();　　　　//不一定优化
}

 

• 类的static成员声明

除声明static成员外，代码中还必须包含该对象的定义，否则会导致链接错误『undefined external』。

若声明static const成员，则定义时不能通过=对其初始化。

 

• static initialization order fiasco

这是一种极难被发现的细微错误，该错误一般发生在main()被调用之前。

eg: 在A.cpp中定义static X x，在B.cpp中定义static Y y，且y的初始化需要用到x，若在y初始化前x未初始化，则会出现该错误。

一般采用Construct On First Use Idiom避免上述问题，即将静态对象包裹在函数中。

// File x.cpp
#include "Fred.h"
//方式一
Fred x;
//方式二
Fred& x()
{
  static Fred* ans = new Fred();
  return *ans;
}
 
// File y.cpp
#include "Barney.h"
Barney y;
 
// File Barney.cpp
#include "Barney.h"
//方式一
Barney::Barney()
{
  // ...
  x.goBowling();
  // ...
}
//方式二
Barney::Barney()
{
  // ...
  x().goBowling();
  // ...
}

这种用法的缺点在于该静态对象永远不会被销毁。

eg: 一种通过前置声明在对象初始化前访问该对象的例子。

int f();  // forward declaration
int g();  // forward declaration

int x = f();
int y = g();

int f()
{
  std::cout << "using ‘y‘ (which is " << y << ")\n";
  return 3*y + 7;
}

int g()
{
  std::cout << "initializing ‘y‘\n";
  return 5;

}

 

• Named Parameter Idiom

C++中函数参数类型一般被称为『positional parameters』。而Ada语言含有一种被称为『named parameters』的参数类型。这种类型对于含有许多参数，且大部分参数都使用默认值的函数十分有用。

C++通常有两种方法解决该问题：

将这些参数整合为一个字符串，传递给函数后解释。

将所有的布尔参数整合为一个bit-map，传递给函数后解释。

 

Named Parameter Idiom的解决方法是：将函数参数该为一种新类型的函数，该函数以引用的形式范围this。

File f = OpenFile("foo.txt")
           .readonly()
           .createIfNotExist()
           .appendWhenWriting()
           .blockSize(1024)
           .unbuffered()
           .exclusiveAccess();

class File {
public:
  File(const OpenFile& params);
  // ...
};

此处的OpenFile就是新创建的类，通过他的成员函数可以对File的属性参数进行设置。 

• 关键字explicit

该关键字可用于构造函数和转换操作符的修饰。目的是用户使用这些函数时必须显示调用，避免隐式类型转换的问题。

 

参考资料：https://isocpp.org/wiki/faq/ctors