Список инициализации членов
Модифицируем наш класс Account, объявив член _name типа string:
#include <string>
class Account {
public:
// ...
private:
unsigned int _acct_nmbr;
double _balance;
string _name;
};
Придется заодно изменить и конструкторы. Возникает две проблемы: поддержание совместимости с первоначальным интерфейсом и инициализация объекта класса с помощью подходящего набора конструкторов.
Исходный конструктор Account с двумя параметрами
Account( const char*, double = 0.0 );
не может инициализировать член типа string. Например:
string new_client( "Steve Hall" );
Account new_acct( new_client, 25000 );
не будет компилироваться, так как не существует неявного преобразования из типа string в тип char*. Инструкция
Account new_acct( new_client.c_str(), 25000 );
правильна, но вызовет у пользователей класса недоумение. Одно из решений– добавить новый конструктор вида:
Account( string, double = 0.0 );
Если написать:
Account new_acct( new_client, 25000 );
вызывается именно этот конструктор, тогда как старый код
Account *open_new_account( const char *nm )
{
Account *pact = new Account( nm );
// ...
return pacct;
}
по-прежнему будет приводить к вызову исходного конструктора с двумя параметрами.
Так как в классе string определено преобразование из типа char* в тип string (преобразования классов обсуждаются в этой главе ниже), то можно заменить исходный конструктор на новый, которому в качестве первого параметра передается тип string. В таком случае, когда встречается инструкция:
Account myAcct( "Tinkerbell" );
"Tinkerbell" преобразуется во временный объект типа string. Затем этот объект передается новому конструктору с двумя параметрами.
При проектировании приходится идти на компромисс между увеличением числа конструкторов класса Account и несколько менее эффективной обработкой аргументов типа char* из-за необходимости создавать временный объект. Мы предоставили две версии конструктора с двумя параметрами. Тогда модифицированный набор конструкторов Account будет таким:
#include <string>
class Account {
public:
Account();
Account( const char*, double=0.0 );
Account( const string&, double=0.0 );
Account( const Account& );
// ...
private:
// ...
};
Как правильно инициализировать член, являющийся объектом некоторого класса с собственным набором конструкторов? Этот вопрос можно разделить на три:
1. где вызывается конструктор по умолчанию? Внутри конструктора по умолчанию класса Account;
2. где вызывается копирующий конструктор? Внутри копирующего конструктора класса Account и внутри конструктора с двумя параметрами, принимающего в качестве первого тип string;
3. как передать аргументы конструктору класса, являющегося членом другого класса? Это необходимо делать внутри конструктора Account с двумя параметрами, принимающего в качестве первого тип char*.
Решение заключается в использовании списка инициализации членов (мы упоминали о нем в разделе 14.2). Члены, являющиеся классами, можно явно инициализировать с помощью списка, состоящего из разделенных запятыми пар “имя члена/значение”. Наш конструктор с двумя параметрами теперь выглядит так (напомним, что _name – это член, являющийся объектом класса string):
inline Account::
Account( const char* name, double opening_bal )
: _name( name ), _balance( opening_bal )
{
_acct_nmbr = het_unique_acct_nmbr();
}
Список инициализации членов следует за сигнатурой конструктора и отделяется от нее двоеточием. В нем указывается имя члена, а в скобках – начальные значения, что аналогично синтаксису вызова функции. Если член является объектом класса, то эти значения становятся аргументами, передаваемыми подходящему конструктору, который затем и используется. В нашем примере значение name передается конструктору string, который применяется к члену _name. Член _balance инициализируется значением opening_bal.
Аналогично выглядит второй конструктор с двумя параметрами:
inline Account::
Account( const string& name, double opening_bal )
: _name( name ), _balance( opening_bal )
{
_acct_nmbr = het_unique_acct_nmbr();
}
В этом случае вызывается копирующий конструктор string, инициализирующий член _name значением параметра name типа string.
Часто у новичков возникает вопрос: в чем разница между использованием списка инициализации и присваиванием значений членам в теле конструктора? Например, в чем разница между
inline Account::
Account( const char* name, double opening_bal )
: _name( name ), _balance( opening_bal )
{
_acct_nmbr = het_unique_acct_nmbr();
}
и
Account( const char* name, double opening_bal )
{
_name = name;
_balance = opening_bal;
_acct_nmbr = het_unique_acct_nmbr();
}
В конце работы обоих конструкторов все три члена будут иметь одинаковые значения. Разница в том, что только список обеспечивает инициализацию тех членов, которые являются объектами класса. В теле конструктора установка значения члена – это не инициализация, а присваивание. Важно это различие или нет, зависит от природы члена.
С концептуальной точки зрения выполнение конструктора состоит из двух фаз: фаза явной или неявной инициализации и фаза вычислений, включающая все инструкции в теле конструктора. Любая установка значений членов во второй фазе рассматривается как присваивание, а не инициализация. Непонимание этого различия приводит к ошибкам и неэффективным программам.
Первая фаза может быть явной или неявной в зависимости от того, имеется ли список инициализации членов. При неявной инициализации сначала вызываются конструкторы по умолчанию всех базовых классов в порядке их объявления, а затем конструкторы по умолчанию всех членов, являющихся объектами классов. (Базовые классы мы будем рассматривать в главе 17 при обсуждении объектно-ориентированного программирования.) Например, если написать:
inline Account::
Account()
{
_name = "";
_balance = 0.0;
_acct_nmbr = 0;
}
то фаза инициализации будет неявной. Еще до выполнения тела конструктора вызывается конструктор по умолчанию класса string, ассоциированный с членом _name. Это означает, что присваивание _name пустой строки излишне.
Для объектов классов различие между инициализацией и присваиванием существенно. Член, являющийся объектом класса, всегда следует инициализировать с помощью списка, а не присваивать ему значение в теле конструктора. Более правильной является следующая реализация конструктора по умолчанию класса Account:
inline Account::
Account() : _name( string() )
{
_balance = 0.0;
_acct_nmbr = 0;
}
Мы удалили ненужное присваивание _name из тела конструктора. Явный же вызов конструктора по умолчанию string излишен. Ниже приведена эквивалентная, но более компактная версия:
inline Account::
Account()
{
_balance = 0.0;
_acct_nmbr = 0;
}
Однако мы еще не ответили на вопрос об инициализации двух членов встроенных типов. Например, так ли существенно, где происходит инициализация _balance: в списке инициализации или в теле конструктора? Инициализация и присваивание членам, не являющимся объектами классов, эквивалентны как с точки зрения результата, так и с точки зрения производительности (за двумя исключениями). Мы предпочитаем использовать список:
// предпочтительный стиль инициализации
inline Account::
Account() : _balance( 0.0 ), _acct_nmbr( 0 )
{}
Два вышеупомянутых исключения – это константные члены и члены-ссылки независимо от типа. Для них всегда нужно использовать список инициализации, в противном случае компилятор выдаст ошибку:
class ConstRef {
public:
ConstRef(int ii );
private:
int i;
const int ci;
int &ri;
};
ConstRef::
ConstRef( int ii )
{ // присваивание
i = ii; // правильно
ci = ii; // ошибка: нельзя присваивать константному члену
ri = i; // ошибка: ri не инициализирована
}
К началу выполнения тела конструктора инициализация всех константных членов и членов-ссылок должна быть завершена. Для этого нужно указать их в списке инициализации. Правильная реализация предыдущего примера такова:
// правильно: инициализируются константные члены и ссылки
ConstRef::
ConstRef( int ii )
: ci( ii ), ri ( i )
{ i = ii; }
Каждый член должен встречаться в списке инициализации не более одного раза. Порядок инициализации определяется не порядком следования имен в списке, а порядком объявления членов. Если дано следующее объявление членов класса Account:
class Account {
public:
// ...
private:
unsigned int _acct_nmbr;
double _balance;
string _name;
};
то порядок инициализации для такой реализации конструктора по умолчанию
inline Account::
Account() : _name( string() ), _balance( 0.0 ), _acct_nmbr( 0 )
{}
будет следующим: _acct_nmbr, _balance, _name. Однако члены, указанные в списке (или в неявно инициализируемом члене-объекте класса), всегда инициализируются раньше, чем производится присваивание членам в теле конструктора. Например, в следующем конструкторе:
inline Account::
Account( const char* name, double bal )
: _name( name ), _balance( bal )
{
_acct_nmbr = get_unique_acct_nmbr();
}
порядок инициализации такой: _balance, _name, _acct_nmbr.
Расхождение между порядком инициализации и порядком следования членов в соответствующем списке может приводить к трудным для обнаружения ошибкам, когда один член класса используется для инициализации другого:
class X {
int i;
int j;
public:
// видите проблему?
X( int val )
: j( val ), i( j )
{}
// ...
};
кажется, что перед использованием для инициализации i член j уже инициализирован значением val, но на самом деле i инициализируется первым, для чего применяется еще неинициализированный член j. Мы рекомендуем помещать инициализацию одного члена другим (если вы считаете это необходимым) в тело конструктора:
// предпочтительная идиома
X::X( int val ) : i( val ) { j = i; }
Упражнение 14.12
Что неверно в следующих определениях конструкторов? Как бы вы исправили обнаруженные ошибки?
(a) Word::Word( char *ps, int count = 1 )
: _ps( new char[strlen(ps)+1] ),
_count( count )
{
if ( ps )
strcpy( _ps, ps );
else {
_ps = 0;
_count = 0;
}
}
(b) class CL1 {
public:
CL1() { c.real(0.0); c.imag(0.0); s = "not set"; }
// ...
private:
complex<double> c;
string s;
}
(c) class CL2 {
public:
CL2( map<string,location> *pmap, string key )
: _text( key ), _loc( (*pmap)[key] ) {}
// ...
private:
location _loc;
string _text;
};
