C++11 构造函数调整

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继承的构造函数

人们有时会对类成员函数或成员变量的作用域问题感到困惑,尤其是,当基类与派生类的同名成员不在同一个作用域内时:

struct B {
    void f(double);
};
struct D : B {
    void f(int);
};
B b;   b.f(4.5);    // OK
// 调用的到底是B::f(doube)还是D::f(int)呢?
// 实际情况往往会让人感到意外:调用的f(int)函数实参为4
D d;   d.f(4.5);

在C++98标准里,可以将普通的重载函数从基类“晋级”到派生类里来解决这个问题:

struct B {
    void f(double);
};

struct D : B {
    using B::f;     // 将类B中的f()函数引入到类D的作用域内
    void f(int);    // 增加一个新的f()函数
};

B b;   b.f(4.5);    // OK
// 可行:调用类D中的f(double)函数
// 也即类B中的f(double)函数
D d;   d.f(4.5);

普通重载函数可以通过这种方式解决,那么,对于构造函数又该怎么办呢? 我曾经说过“不能像应用于普通成员函数那样,将上述语法应用于构造函数,这如历史偶然一样”。为了解决构造函数的“晋级”问题,C++11提供了这种能力:

class Derived : public Base {
public:
    // 提升Base类的f函数到Derived类的作用范围内
    // 这一特性已存在于C++98标准内
    using Base::f;
    void f(char);     // 提供一个新的f函数
    void f(int);  // 与Base类的f(int)函数相比更常用到这个f函数
    // 提升Base类的构造函数到Derived的作用范围内
    // 这一特性只存在于C++11标准内
    using Base::Base;
    Derived(char);    // 提供一个新的构造函数
    // 与Base类的构造函数Base(int)相比
    // 更常用到这个构造函数
    Derived(int);
    // …
};

如果这样用了,仍然可能困惑于派生类中继承的构造函数,这个派生类中定义的新成员变量需要初始化(译注:基类并不知道派生类的新增成员变量,当然不会对其进行初始化。):

struct B1 {
    B1(int) { }
};
struct D1 : B1 {
    using B1::B1; // 隐式声明构造函数D1(int)
    int x;
};
void test()
{
    D1 d(6);  // 糟糕:调用的是基类的构造函数,d.x没有初始化
    D1 e;    // 错误:类D1没有默认的构造函数
}

我们可以通过使用成员初始化(member-initializer)消除以上的困惑:

struct D1 : B1 {
    using B1::B1;    // 隐式声明构造函数D1(int)
    // 注意:x变量已经被初始化
    // (译注:在声明的时候就提供初始化)
    int x{0};
};
void test()
{
    D1 d(6);    // d.x的值是0
}

委托构造函数(Delegating constructors)

在C++98中,如果你想让两个构造函数完成相似的事情,可以写两个大段代码相同的构造函数,或者是另外定义一个init()函数,让两个构造函数都调用这个init()函数。例如:

class X {
    int a;
    // 实现一个初始化函数
    validate(int x) {
        if (0<x && x<=max) a=x; else throw bad_X(x);
    }
public:
    // 三个构造函数都调用validate(),完成初始化工作
    X(int x) { validate(x); }
    X() { validate(42); }
    X(string s) {
        int x = lexical_cast<int>(s); validate(x);
    }
    // …
};

这样的实现方式重复罗嗦,并且容易出错。并且,这两种方式的可维护性都很差。所以,在C++0x中,我们可以在定义一个构造函数时调用另外一个构造函数:

class X {
    int a;
public:
    X(int x) { if (0<x && x<=max) a=x; else throw bad_X(x); }
    // 构造函数X()调用构造函数X(int x)
    X() :X{42} { }
    // 构造函数X(string s)调用构造函数X(int x)
    X(string s) :X{lexical_cast<int>(s)} { }
    // …
};

(译注:在一个构造函数中调用另外一个构造函数,这就是委托的意味,不同的构造函数自己负责处理自己的不同情况,把最基本的构造工作委托给某个基础构造函数完成,实现分工协作。)

类成员的内部初始化
C++11的基本思想是,允许非静态(non-static)数据成员在其声明处(在其所属类内部)进行初始化。这样,在运行时,需要初始值时构造函数可以使用这个初始值。考虑下面的代码:

class A {
public:
    int a = 7;
};

参考资料

【c++11FAQ】继承的构造函数
【c++11FAQ】委托构造函数
cpp11新特性详解与应用

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