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C++构造函数的坑

C++构造函数的坑

作者: Yihulee | 来源:发表于2016-08-28 22:04 被阅读103次

    C++确实麻烦,我们要小心翼翼的躲着她的各种各样的坑。

    最可怕的事情,莫过于C++编译器在背后为我们干了一些事情,但是我们却不知道她究竟干了一些啥,所以了解她的一些默认的行为,对编写高质量的代码,还是很有裨益的。

    我的这篇文章,算是一个总结吧,虽然我已经了解这些事情几遍了,但是几次不看,几次不写,这些个玩意忘得很快,所以,我记下这些个知识点,算是填一个坑吧。

    C++默认给我们的类添加了什么函数?

    我们从一个例子开始。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    private:
        int _num;
    };
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok,调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,调用默认的拷贝构造函数
        CTest c; // ok,调用默认的无参的构造函数
        c = a; // ok,调用默认的赋值函数
        // c = 3; // no,这个是行不通的
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    从上面的例子中可以看到,一个几乎什么函数都没有写的类CTest,我们在main函数中写的代码也可以通过编译,这说明C++默认帮我们干了一些事情。

    首先,它添加了一个默认的无参的构造函数:

    CTest::CTest()
    {
     ...
    }
    

    当然,在这个类里,这个函数什么也没有干,然后它添加一个默认的拷贝构造函数:

    CTest::CTest(const CTest &rhs)
    {
      ...
    }
    

    当然,它干了一些事情,基本上是将rhs中的各个成员的值赋给调用这个函数的实例。当然,这不是这篇文章的一个重点。

    它肯定添加了一个析构函数:

    CTest::~ CTest()
    {
      ...
    }
    

    同样的,在这个类里,这个析构函数也什么都没有干。

    然后,编译器为我们默认添加了一个赋值函数,大概长这个样子:

    CTest& CTest::operator=(const operator &rhs)
    {
      ...
    }
    

    这个赋值函数干的事情,和上面的拷贝构造函数类似,当然,这里可能涉及到深拷贝以及浅拷贝的问题,这里也不可能深入了。

    如果我们添加了自己的构造函数,那么编译器不会再为我们添加默认的无参构造函数

    好吧,我们继续测试:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        CTest(const CTest &arg);
    private:
        int _num;
    };
    
    CTest::CTest(const CTest &arg)
    {
    
    }
    
    int main()
    {
        //CTest a; // no, 一旦我们添加了自己的构造函数,编译器便不为我们添加默认的构造函数了
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    上面注释掉的CTest a;是通不过编译的,因为一旦我们添加了自己的构造函数,编译器便不为我们添加默认的构造函数了

    当然,如果我们没有书写自己的拷贝构造函数,编译器还是会替我们自动添加的。我们继续看:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        //CTest(const CTest &arg);
        CTest() {};
    private:
        int _num;
    };
    
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok, 调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,但是令我吃惊的是,居然还保有拷贝构造函数
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    我们继续:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        CTest(const CTest &arg)
        {
            cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
            this->_num = arg._num;
        }
    
        CTest() 
        {
            cout << "调用无参的构造函数" << endl;
            _num = 0;
        }
    private:
        int _num;
    };
    
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok, 调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,但是令我吃惊的是,居然还保有拷贝构造函数
        CTest c = a; // ok,调用拷贝构造函数
            // 等价于 CTest c(a);
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    输出的结果如下:

    调用无参的构造函数
    调用拷贝构造函数
    调用拷贝构造函数
    

    关于CTest c = a;,居然在调用拷贝构造函数,我知道你很难受,什么鬼,好吧,恭喜你,踩到了C++的坑了。

    用正式一点的话讲,是这样的:

    C++中, 如果的构造函数只有一个参数时, 那么在编译的时候就会有一个缺省的转换操作:将该构造函数对应数据类型的数据转换为该类对象.

    你还可以看到更坑爹的呢:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        CTest(const CTest &arg)
        {
            cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
            this->_num = arg._num;
        }
    
        CTest() 
        {
            cout << "调用无参的构造函数" << endl;
            _num = 0;
        }
    
        CTest(int num)
        {
            cout << "调用int参数的构造函数" << endl;
            _num = num;
        }
    private:
        int _num;
    };
    
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok, 调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,但是令我吃惊的是,居然还保有拷贝构造函数
        CTest c = 3; // ok
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    输出的结果是这样的:

    调用无参的构造函数
    调用拷贝构造函数
    调用int参数的构造函数
    

    好吧,看到了没有,CTest c = 3;更加坑爹,好吧,其实这个句子等价于:

    CTest c(3);
    

    我们继续来看赋值函数:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        CTest(const CTest &arg)
        {
            cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
            this->_num = arg._num;
        }
    
        CTest() 
        {
            cout << "调用无参的构造函数" << endl;
            _num = 0;
        }
    
        CTest(int num)
        {
            cout << "调用int参数的构造函数" << endl;
            _num = num;
        }
    
        ~CTest()
        {
            cout << "正在调用析构函数" << endl;
        }
    private:
        int _num;
    };
    
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok, 调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,但是令我吃惊的是,居然还保有拷贝构造函数
        CTest c = 3; // ok
        a = 3; // ok,坑爹呢,这是,3又不是CTest类型的,为什么能够赋值给a?
            //a = "ko"; // no,无法赋值 
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    我们来看一下结果:

    调用无参的构造函数
    调用拷贝构造函数
    调用int参数的构造函数
    调用int参数的构造函数
    正在调用析构函数
    

    恭喜你看到了更加坑爹的,我想说的是,上面的a = 3;这一句,其实可以等价于下面的一堆语句:

    CTest temp = new CTest(3);
    a = temp; // 调用默认的赋值函数
    delete temp; // 调用析构函数
    

    至于上面的a = "ko";,编译是通不过的,因为CTest没有接收char*类型的构造函数,所以"ko"无法转化为CTest类型。也就无法调用默认的赋值函数。

    有的时候,你或许会奇怪,如果我重载了=号,使其能够处理CTest = int类型呢?好吧,我们就来看一下吧:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        CTest(const CTest &arg)
        {
            cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
            this->_num = arg._num;
        }
        void operator=(int k)
        {
            cout << "调用重载的赋值函数CTest = int" << endl;
            _num = k;
    
        }
    
        CTest() 
        {
            cout << "调用无参的构造函数" << endl;
            _num = 0;
        }
    
        CTest(int num)
        {
            cout << "调用int参数的构造函数" << endl;
            _num = num;
        }
    
        ~CTest()
        {
            cout << "正在调用析构函数" << endl;
        }
    private:
        int _num;
    };
    
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok, 调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,但是令我吃惊的是,居然还保有拷贝构造函数
        CTest c = 3; // ok
        a = 3; // ok,坑爹呢,这是,3又不是CTest类型的,为什么能够赋值给a?
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    我们看一下运行的结果:

    调用无参的构造函数
    调用拷贝构造函数
    调用int参数的构造函数
    调用重载的赋值函数CTest = int
    

    可以看得到,如果我们重载了CTestint类型的=操作,那么编译器便按照我们的意愿

    人民的救星:explicit

    你不告诉我的话,我怎么知道你不想要呢?

    话说,C++的语义真是繁杂,有的时候,我们肯定会厌恶编译器在背后干的恶心的事情,所以,C++变得更加复杂了,它提供了explicit关键字。

    然后,我们来看一看这玩意的作用吧:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        explicit CTest(const CTest &arg)
        {
            cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
            this->_num = arg._num;
        }
    
        CTest() 
        {
            cout << "调用无参的构造函数" << endl;
            _num = 0;
        }
    
        CTest(int num)
        {
            cout << "调用int参数的构造函数" << endl;
            _num = num;
        }
    
        ~CTest()
        {
            cout << "正在调用析构函数" << endl;
        }
    private:
        int _num;
    };
    
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok, 调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,但是令我吃惊的是,居然还保有拷贝构造函数
    
        CTest c = 3; // ok,这个语句依然可以编译通过,因为CTest的带int行的构造函数上没有添加explicit
    
        //CTest d = a; // 在拷贝构造函数上不添加explicit时,这个语句是可以编译通过的
        // 然而在拷贝构造函数上添加了explicit后,这种行为被禁止了。
    
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    好吧,看到explicit关键字的用处了没有,我们可以防止编译器的傻逼行为。

    好,我们继续为CTest的带int型参数的构造函数上添加上explicit:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    class CTest
    {
    public:
        explicit CTest(const CTest &arg)
        {
            cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
            this->_num = arg._num;
        }
    
        CTest() 
        {
            cout << "调用无参的构造函数" << endl;
            _num = 0;
        }
    
        explicit CTest(int num)
        {
            cout << "调用int参数的构造函数" << endl;
            _num = num;
        }
    
        ~CTest()
        {
            cout << "正在调用析构函数" << endl;
        }
    private:
        int _num;
    };
    
    
    int main()
    {
        CTest a; // ok, 调用无参的构造函数
        CTest b(a); // ok,但是令我吃惊的是,居然还保有拷贝构造函数
    
        //CTest c = 3; // 这个语句编译通不过了,因为CTest的带int型参数的构造函数上添加了explicit
    
        //CTest d = a; // 在拷贝构造函数上不添加explicit时,这个语句是可以编译通过的
        // 然而在拷贝构造函数上添加了explicit后,这种行为被禁止了。
    
        system("pause");
        return 0;
    }
    

    是的,如果你很讨厌编译器的自以为是,所以,请多多使用explicit关键字。我下面详细说一下explicit的用法:

    explicit关键字的作用就是防止类构造函数的隐式自动转换。

    一般而言,explicit关键字只对有一个参数的类构造函数有效, 如果类构造函数参数大于或等于两个时, 是不会产生隐式转换的, 所以explicit关键字也就无效了. 例如:

    CTest::CTest(int a, int b)
    {
     ...
    }
    

    当然,凡事都有例外,那就是当除了第一个参数以外的其他参数都有默认值的时候, explicit关键字依然有效, 此时, 当调用构造函数时只传入一个参数, 等效于只有一个参数的类构造函数, 例子如下:

    CTest::CTest(int a, int b = 2)
    {
      ...
    }
    

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