侯捷C++课程学习笔记：构造函数那些事儿（四）

C++ 构造函数全面解析

上图节选自

一、构造函数基础特性

1. 核心功能定位

• ​ 对象初始化中枢 ：负责在对象创建时完成成员变量的初始化工作
• ​ 生命周期唯一性 ：每个对象在其生命周期内仅被调用一次，类似出生证明的签发过程

2. 基础语法特征

• ​ 命名强制规范 ：必须与类名完全相同，无法自定义函数名称
• ​ 无返回值声明 ：不写 void 等任何返回类型标识符

二、构造函数类型详解

1. 默认构造函数

• ​ 无参构造规则 ：当类中未显式定义任何构造函数时，编译器自动生成空实现版本
• ​ 显式定义场景 ：类包含引用成员或类成员对象没有默认构造时，必须手动定义
• ​ 特殊初始化 ：C++11支持类内成员变量直接赋默认值，与默认构造函数配合使用

2. 参数化构造函数

• ​ 重载机制 ：支持通过不同参数组合创建对象，实现多种初始化方式
• ​ 默认参数支持 ：允许参数设置默认值，如 Point(int x=0, int y=0)
• ​ 隐式转换风险 ：单参数构造函数可能导致意外类型转换，需用 explicit 关键字修饰

3. 拷贝构造函数

• ​ 深拷贝要求 ：当类包含指针或动态资源时，必须自定义拷贝构造实现深度复制
• ​ 调用时机 ：对象作为函数参数传递、函数返回对象、显式拷贝构造时触发
• ​ 默认浅拷贝 ：编译器生成的默认版本执行成员级复制，可能引发双重释放问题

4. 移动构造函数（C++11）

• ​ 右值引用语法 ：使用 && 接收即将销毁的临时对象
• ​ 资源转移优化 ：直接接管临时对象资源，避免不必要的拷贝开销
• noexcept 保证：必须声明为不抛异常，确保标准容器操作的安全性

5. 委托构造函数

• ​ 代码复用机制 ：允许构造函数调用同类其他构造，形成初始化链
• ​ 执行顺序规则 ：被委托构造先执行初始化，委托构造体后执行
• ​ 循环检测 ：编译器会阻止构造器之间的循环委托调用

6. 类型转换构造

• ​ 单参构造特性 ：支持从参数类型到类类型的隐式转换
• explicit 限制：强制要求显式构造，避免意外转换导致的逻辑错误

三、特殊构造场景

1. 继承体系构造

• ​ 基类初始化 ：派生类构造函数必须通过初始化列表显式调用基类构造
• ​ 虚继承处理 ：虚基类的构造由最底层派生类直接负责初始化

2. 异常处理机制

• ​ 资源回滚 ：构造函数抛出异常时，已构造成员会自动析构
• ​ 半成品对象 ：异常导致构造中断时，不会调用对象析构函数

3. 纯虚类构造

• ​ 抽象类支持 ：即使包含纯虚函数，仍可定义构造函数完成基础初始化
• ​ 派生类约束 ：纯虚类的派生类必须实现所有纯虚函数才能实例化

四、最佳实践准则

1. 初始化列表优先

• ​ 效率优势 ：直接初始化成员变量，避免先默认构造再赋值的开销
• ​ 强制使用场景 ：常量成员、引用成员、无默认构造的类成员必须使用

2. 拷贝控制三原则

• ​ 三位一体规则 ：自定义拷贝构造时必须同时定义拷贝赋值运算符和析构函数

3. 移动语义优化

• ​ 资源管理类必备 ：对持有文件句柄、网络连接等资源的类实现移动语义
• std::move 应用：明确标识可移动对象，触发移动构造/赋值

4. 构造异常安全

• ​ 资源申请分离 ：在构造完成前避免执行可能抛出异常的操作
• ​ 智能指针辅助 ：使用 unique_ptr 等管理资源，确保异常时自动释放

五、现代C++扩展

1. 聚合初始化（C++11）

• ​ 简化结构体初始化 ：允许通过花括号列表直接初始化公有成员
• ​ 限制条件 ：类没有用户声明构造、没有基类、没有虚函数

2. constexpr构造（C++11）

• ​ 编译期构造 ：声明为 constexpr 的构造函数可在编译阶段执行
• ​ 字面值类型 ：用于创建可在编译期确定值的常量表达式对象

3. 推导指引（C++17）

• ​ 模板类支持 ：指导编译器进行类模板参数推导
• ​ 自定义规则 ：通过 deduction-guide 语法指定推导逻辑

构造函数设计思维

1. ​ 最小化原则 ：每个构造器只完成单一明确的初始化任务
2. ​ 防御性编程 ：对输入参数进行有效性校验，特别是指针和索引值
3. ​ 文档化约束 ：通过注释明确各构造器的使用场景和参数限制
4. ​ 性能可视化 ：对高频使用的构造器进行性能剖析和优化
5. ​ 跨API安全 ：公开接口中的类构造器需考虑二进制兼容性问题

C++构造函数全面解析

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