Для чего служит конструктор

Создание объектов и конструкторы

Разбираем основные моменты, связанные с написанием собственных конструкторов классов в Java.

Процесс создания объектов — один из важных аспектов программирования на Java. Под созданием подразумевают как минимум две основные операции: создание нового объекта класса и инициализацию полей объекта.

В этой статье мы рассмотрим:

Программист, преподаватель Skillbox. Пишет про Java.

Что такое конструкторы классов

Следовательно, конструктор класса Cat называется Cat (). В результате работы этого конструктора будет создан новый объект класса Cat. Цель конструктора — правильно инициализировать объект перед его использованием.

Самый простой способ создать объект — это строка вида:

Рассмотрим порядок создания объекта. В этой строке выполняется три действия:

Приведённый выше код можно разбить на две строки:

Выполнять отдельно создание объекта не имеет смысла, так как в таком случае мы не сможем с ним работать — ведь ссылка на него нигде не сохранится.

В первой строке кода переменная murka объявляется как ссылка на объект типа Cat. Здесь важно понять, что объектная переменная фактически не содержит никакого объекта. Значение любой объектной переменной в Java представляет собой ссылку на объект, размещённый в памяти. В данный момент переменная murka пока ещё не ссылается на объект (содержит пустое значение null).

Во второй строке кода создаётся новый объект типа Cat, а ссылка на него присваивается переменной murka. С этого момента переменная murka оказывается ассоциированной с объектом. Чтобы работать с объектами, нужно сначала создать их и задать их исходное состояние. Затем к этим объектам можно применять методы.

Теперь взглянем на код класса Cat (без методов):

Видно, что все объявленные в классе переменные в результате работы конструктора получили значение — объект готов к использованию. Мы можем вызывать различные методы класса, просматривать значение переменных — никаких ошибок не появится.

Важно: Конструкторы имеются у всех классов, независимо от того, определите вы их или нет, поскольку Java автоматически предоставляет конструктор, используемый по умолчанию (без параметров) и инициализирующий все переменные экземпляра их значениями, заданными по умолчанию.

Для справки: Для числовых типов данных значением по умолчанию является нулевое, для типа boolean — логическое значение false, а для ссылочных типов — пустое значение null.

Но как только вы определите свой собственный конструктор, конструктор по умолчанию предоставляться не будет. Следовательно, если мы удалим конструктор из класса Cat и попытаемся создать объект через new Cat (), то объект будет создан, но все переменные в классе получат значения по умолчанию.

Сразу отметим, что полагаться на действия по умолчанию не следует. Если поля инициализируются неявно, программа становится менее понятной.

Как работают параметризованные конструкторы

В предыдущем примере использовался конструктор без параметров, который также называется конструктором по умолчанию. В некоторых случаях этого оказывается достаточно, но зачастую конструктор должен иметь один или несколько параметров. Добавление параметров в конструктор происходит точно так же, как и добавление параметров в метод, — для этого достаточно объявить их в скобках после имени конструктора.

Важно: Класс может иметь несколько различных конструкторов. Они (кстати, как и методы) отличаются между собой количеством, типом и порядком следования параметров. Если в классе несколько конструкторов с разным набором параметров, это называется перегрузкой конструктора.

Например, конструкторы ниже являются разными и вполне могут существовать в одном классе и иметь разную логику:

Заметьте, что конструкторы ниже для компилятора одинаковы и вызовут ошибку при запуске программы (тип, количество и порядок следования параметров идентичны):

Разберём пример применения параметризованного конструктора класса Cat с добавленным полем имени:

Как видно, в этих конструкторах очень много кода повторяется, что в целом не очень удобно и повышает вероятность ошибки: ведь если нам потребуется поменять один конструктор, необходимо будет не забыть внести изменения в другой.

Для этого применяется вызов конструктора из конструктора с использованием ключевого слова this, которое означает ссылку на текущий объект. Обратиться к конструктору из другого конструктора можно через вызов this () — так будет выполнен конструктор без параметров. Если же нужен конструктор с параметрами, их указывают в скобках.

Применять ключевое слово this для вызова другого конструктора очень удобно — нужно лишь один раз написать общий код для конструирования объекта.

Важно: вызов другого конструктора всегда должен стоять первой строкой в конструкторе.

Вот пример оптимизации кода первого из конструкторов:

Обратите внимание: Несколько слов насчёт ключевого слова this. Синтаксис языка Java не запрещает использовать имена параметров или локальных переменных, совпадающие с именами переменных экземпляра (класса). В таком случае говорят, что локальная переменная или параметр скрывает переменную экземпляра. При этом доступ к скрытой переменной экземпляра обеспечивается с помощью ключевого слова this.

Приведённый ниже пример конструктора класса Cat показывает, каким образом лучше выполнять присваивание переданных в конструктор параметров переменным класса:

При выборе имён параметров рекомендую в первую очередь ориентироваться на читаемость кода. Чтобы, взглянув на этот код спустя некоторое время, вы сразу могли понять, что здесь происходит.

Но в целом читаемость кода — это отдельная и довольно обширная тема.

Инициализация полей объекта

Основная задача конструкторов — подготовка объекта к работе с ним и установка значений для полей (переменных) объекта. Но есть и другие варианты установки значения для полей. Это явная инициализация и так называемые блоки инициализации.

Явная инициализация — это возможность присвоить полю соответствующее значение указанным ниже образом:

Здесь присваивание выполняется до вызова конструктора. Такой подход оказывается полезным в тех случаях, когда требуется, чтобы поле имело конкретное значение — независимо от вызова конструктора класса.

Блоки инициализации выглядят так:

Такой блок выполняется каждый раз, когда создаётся объект данного класса. В этом примере начальное значение поля id задаётся в блоке инициализации объекта. Причём неважно, какой именно конструктор используется для создания экземпляра класса. Первым выполняется блок инициализации, а вслед за ним — тело конструктора.

В таком случае блок инициализации будет выполнен при первом обращении к этому классу. Попробуйте выполнить вот такой код:

Что в итоге

При таком многообразии способов инициализации полей класса трудно отследить все возможные пути создания объекта. Поэтому рассмотрим подробнее действия, которые происходят при вызове конструктора:

1. Если в первой строке кода одного конструктора вызывается второй конструктор, то второй конструктор выполняется с предоставляемыми аргументами.

3. Выполняется тело конструктора.

Естественно, код, отвечающий за инициализацию полей, нужно организовать так, чтобы в нём можно было легко разобраться. Например, было бы странным, если бы вызов конструкторов класса зависел от порядка объявления полей. Такой подход чреват ошибками.

Инициализировать статическое поле следует, задавая его начальное значение или используя статический блок инициализации — в случае, если для инициализации статического поля требуется сложный код.

На заметку: важный момент, о котором часто забывают при написании собственных конструкторов, — в конструкторах не должно содержаться никакой бизнес-логики. Их задача — корректное создание объектов и подготовка их к дальнейшему использованию. Вся логика должна находиться в соответствующих методах.

Для изучения — пример, который содержит все элементы, описанные в статье. А именно:

Мы рассмотрели все возможные пути создания объектов и инициализации их полей в Java. Теперь вы сможете создавать свои объекты любым из представленных способов, а также осознанно читать в коде порядок создания объектов других классов.

Источник

Урок №116. Конструкторы

На этом уроке мы рассмотрим конструкторы в языке С++.

Конструкторы

Когда все члены класса (или структуры) являются открытыми, то мы можем инициализировать класс (или структуру) напрямую, используя список инициализаторов или uniform-инициализацию (в C++11):

Однако, как только мы сделаем какие-либо переменные-члены класса закрытыми, то больше не сможем инициализировать их напрямую. Здесь есть смысл: если вы не можете напрямую обращаться к переменной (потому что она закрыта), то вы и не должны иметь возможность напрямую её инициализировать.

Как тогда инициализировать класс с закрытыми переменными-членами? Использовать конструкторы.

Конструктор — это особый тип метода класса, который автоматически вызывается при создании объекта этого же класса. Конструкторы обычно используются для инициализации переменных-членов класса значениями, которые предоставлены по умолчанию/пользователем, или для выполнения любых шагов настройки, необходимых для используемого класса (например, открыть определенный файл или базу данных).

В отличие от обычных методов, конструкторы имеют определенные правила их именования:

конструкторы всегда должны иметь то же имя, что и класс (учитываются верхний и нижний регистры);

Обратите внимание, конструкторы предназначены только для выполнения инициализации. Не следует пытаться вызывать конструктор для повторной инициализации существующего объекта. Хотя это может скомпилироваться без ошибок, результаты могут получиться неожиданные (компилятор создаст временный объект, а затем удалит его).

Конструкторы по умолчанию

Конструктор, который не имеет параметров (или содержит параметры, которые все имеют значения по умолчанию), называется конструктором по умолчанию. Он вызывается, если пользователем не указаны значения для инициализации. Например:

Источник

Конструкторы (C++)

При необходимости конструкторы могут получить список инициализации элемента. Это более эффективный способ инициализации членов класса, чем назначение значений в теле конструктора. В следующем примере показан класс Box с тремя перегруженными конструкторами. Последние два списка инициализации элементов use:

При объявлении экземпляра класса компилятор выбирает конструктор для вызова на основе правил разрешения перегрузки:

Списки инициализаторов членов

Использование списка инициализаторов членов предпочтительнее, чем назначение значений в теле конструктора, так как он непосредственно Инициализирует элемент. В следующем примере показан список инициализаторов членов, состоящий из всех выражений идентификаторов (аргументов) после двоеточия:

Идентификатор должен ссылаться на член класса; он инициализируется значением аргумента. Аргумент может быть одним из параметров конструктора, вызовом функции или std:: initializer_list T >.

const члены и члены ссылочного типа должны быть инициализированы в списке инициализаторов членов.

В списке инициализаторов должны быть сделаны вызовы для параметризованных конструкторов базового класса, чтобы гарантировать, что базовый класс полностью инициализирован до выполнения производного конструктора.

Конструкторы по умолчанию

Конструкторы по умолчанию обычно не имеют параметров, но могут иметь параметры со значениями по умолчанию.

Конструкторы по умолчанию являются одной из специальных функций элементов. Если в классе не объявлен ни один конструктор, компилятор предоставляет неявный inline конструктор по умолчанию.

Если вы полагаетесь на неявный конструктор по умолчанию, обязательно инициализируйте элементы в определении класса, как показано в предыдущем примере. Без этих инициализаторов члены будут неинициализированы, а вызов Volume () создаст значение мусора. Как правило, рекомендуется инициализировать элементы таким образом, даже если не полагается на неявный конструктор по умолчанию.

Можно запретить компилятору создавать неявный конструктор по умолчанию, определив его как Удаленный:

Созданный компилятором конструктор по умолчанию будет определен как удаленный, если какие-либо члены класса не являются конструируемым по умолчанию. Например, все члены типа класса и их члены типа класса должны иметь доступ к конструктору по умолчанию и деструкторам, которые доступны. Все элементы данных ссылочного типа, а также const члены класса должны иметь инициализатор членов по умолчанию.

При вызове конструктора, созданного компилятором по умолчанию, и попытке использовать круглые скобки выдается предупреждение:

Это пример проблемы Most Vexing Parse (наиболее неоднозначного анализа). Поскольку выражение примера можно интерпретировать как объявление функции или как вызов конструктора по умолчанию и в связи с тем, что средства синтаксического анализа C++ отдают предпочтение объявлениям перед другими действиями, данное выражение обрабатывается как объявление функции. Дополнительные сведения см. в разделе досадной Parse.

В случае явного объявления конструкторов компилятор не предоставляет конструктор по умолчанию:

Если у класса нет конструктора по умолчанию, массив объектов этого класса не может быть создан только с помощью синтаксиса двух квадратных скобок. Например, в представленном выше блоке кода массив Boxes не может быть объявлен следующим образом:

Однако можно использовать набор списков инициализаторов для инициализации массива объектов Box:

Дополнительные сведения см. в разделе инициализаторы.

Конструкторы копии

Конструктор копии Инициализирует объект, копируя значения элементов из объекта того же типа. Если все члены класса являются простыми типами, такими как скалярные значения, конструктор копий, созданный компилятором, достаточно, и вам не нужно определять собственный. Если для класса требуется более сложная инициализация, необходимо реализовать пользовательский конструктор копии. Например, если член класса является указателем, необходимо определить конструктор копии, чтобы выделить новую память и скопировать значения из объекта, указывающего на другой объект. Созданный компилятором конструктор копий просто копирует указатель, так что новый указатель по-прежнему указывает на расположение в памяти другого.

Конструктор копии может иметь одну из следующих сигнатур:

При определении конструктора копии необходимо также определить оператор присваивания копирования (=). Дополнительные сведения см. в разделе конструкторы присваивания и копирования и операторы присваивания копирования.

Вы можете запретить копирование объекта, определив конструктор копии как удаленный:

Попытка копирования объекта приводит к ошибке C2280: попытка ссылки на удаленную функцию.

Конструкторы перемещения

Конструктор перемещения — это специальная функция-член, которая перемещает владение данными существующего объекта в новую переменную без копирования исходных данных. Он принимает в качестве первого параметра ссылку rvalue, а все дополнительные параметры должны иметь значения по умолчанию. Конструкторы перемещения могут значительно повысить эффективность программы при передаче больших объектов.

Если класс не определяет конструктор перемещения, компилятор создает неявный экземпляр, если не существует объявленного пользователем конструктора копии, оператора присваивания копирования, оператора присваивания перемещения или деструктора. Если явный или неявный конструктор перемещения не определен, операции, в которых в противном случае использовался конструктор перемещения, используют вместо этого конструктор копий. Если класс объявляет конструктор перемещения или оператор присваивания перемещения, неявно объявленный конструктор копии определяется как удаленный.

Неявно объявленный конструктор перемещения определяется как удаленный, если какие-либо члены, являющиеся типами классов, не имеют деструктора или компилятор не может определить, какой конструктор использовать для операции перемещения.

Дополнительные сведения о написании нетривиальных конструкторов перемещения см. в разделе конструкторы перемещения и операторы присваивания перемещения (C++).

Явно заданные по умолчанию и удаленные конструкторы

конструкторы constexpr

Конструкторы списка инициализаторов

Затем создайте объекты Box следующим образом:

Явные конструкторы

Если у класса имеется конструктор с одним параметром, или у всех параметров, кроме одного, имеются значения по умолчанию, тип параметра можно неявно преобразовать в тип класса. Например, если у класса Box имеется конструктор, подобный следующему:

то возможно инициализировать объект Box следующим образом:

Или передать целое значение функции, принимающей объект Box:

В некоторых случаях подобные преобразования могут быть полезны, однако чаще всего они могут привести к незаметным, но серьезным ошибкам в вашем коде. В качестве общего правила следует использовать explicit ключевое слово в конструкторе (и определяемых пользователем операторах) для предотвращения такого рода неявного преобразования типов:

Порядок создания

Конструктор выполняет свою работу в следующем порядке.

Вызывает конструкторы базовых классов и членов в порядке объявления.

Если класс является производным от виртуальных базовых классов, конструктор инициализирует указатели виртуальных базовых классов объекта.

Если класс имеет или наследует виртуальные функции, конструктор инициализирует указатели виртуальных функций объекта. Указатели виртуальных функций указывают на таблицу виртуальных функций класса, чтобы обеспечить правильную привязку вызовов виртуальных функций к коду.

Выполняет весь код в теле функции.

В следующем примере показан порядок, в котором конструкторы базовых классов и членов вызываются в конструкторе для производного класса. Сначала вызывается конструктор базового класса, затем инициализируются члены базового класса в порядке их появления в объявлении класса. После этого вызывается конструктор производного класса.

Выходные данные будут выглядеть следующим образом.

Если базовый класс не имеет конструктор по умолчанию, в конструкторе производного класса необходимо указать параметры конструктора базового класса.

Если конструктор создает исключение, то удаление выполняется в порядке, обратном созданию.

Отменяется код в теле функции конструктора.

Объекты базовых классов и объекты-члены удаляются в порядке, обратном объявлению.

Если конструктор не является делегирующим, удаляются все полностью созданные объекты базовых классов и объекты-члены. Однако поскольку сам объект создан не полностью, деструктор не выполняется.

Производные конструкторы и расширенная агрегатная инициализация

если конструктор базового класса не является открытым, но доступен для производного класса, то нельзя использовать пустые фигурные скобки для инициализации объекта производного типа в /std:c++17 режиме, а затем в Visual Studio 2017 и более поздних версиях.

В следующем примере показана соответствующая реакция на событие в C++14:

в следующем примере показано поведение c++ 17 в Visual Studio 2017 и более поздних версиях в /std:c++17 режиме:

Конструкторы для классов с несколькими наследованиями

Если класс является производным от нескольких базовых классов, конструкторы базовых классов вызываются в том порядке, в котором они перечислены в объявлении производного класса.

Должны выводиться следующие выходные данные:

Делегирующие конструкторы

Делегирующий конструктор вызывает другой конструктор в том же классе для выполнения некоторой работы по инициализации. Это полезно, если у вас есть несколько конструкторов, которые должны выполнять одинаковую работу. Можно написать основную логику в одном конструкторе и вызвать ее из других. В следующем тривиальном примере Box (int) делегирует свою работу Box (int, int, int):

Объект, созданный конструкторами, полностью инициализируется сразу после выполнения любого конструктора. Дополнительные сведения см. в разделе Делегирование конструкторов.

Наследование конструкторов (C++11)

Производный класс может наследовать конструкторы от прямого базового класса с помощью объявления, using как показано в следующем примере:

Visual Studio 2017 и более поздних версий: инструкция в /std:c++17 режиме и более поздних версиях предоставляет все конструкторы из базового класса, за исключением тех, которые имеют идентичную сигнатуру для конструкторов в производном классе. Обычно, если в производном классе не объявляются новые данные-члены или конструкторы, оптимальным решением будет использовать наследуемые конструкторы.

Шаблон класса может наследовать все конструкторы от аргумента типа, если этот тип определяет базовый класс:

Производный класс не может наследовать от нескольких базовых классов, если у этих базовых классов есть конструкторы с идентичными сигнатурами.

Конструкторы и составные классы

Классы, содержащие члены типа класса, называются составными классами. При создании члена типа класса составного класса конструктор вызывается перед собственным конструктором класса. Если у содержащегося класса нет конструктора по умолчанию, необходимо использовать список инициализации в конструкторе составного класса. В предыдущем примере StorageBox при присвоении типу переменной-члена m_label нового класса Label необходимо вызвать конструктор базового класса и инициализировать переменную m_label в конструкторе StorageBox :

Источник

Использование конструкторов (Руководство по программированию на C#)

Каждый раз, когда создается класс или структура, вызывается конструктор. Конструкторы имеют имя, совпадающее с именем класса или структуры, и обычно инициализируют члены данных нового объекта.

В следующем примере класс с именем Taxi определяется с помощью простого конструктора. Затем оператор new создает экземпляр этого класса. Конструктор Taxi вызывается оператором new сразу после того, как новому объекту будет выделена память.

Если класс не является статическим, компилятор C# выделяет классам без конструкторов открытый конструктор без параметров, позволяющий создавать экземпляры классов. Дополнительные сведения см. в статье Статические классы и члены статических классов.

Создание экземпляров класса можно запретить, сделав конструктор закрытым, следующим образом:

Дополнительные сведения см. в разделе Закрытые конструкторы.

Начиная с C# 10 тип структуры может содержать явный конструктор без параметров. Дополнительные сведения см. в разделе Конструкторы без параметров и инициализаторы полей статьи Типы структур.

Кроме того, объекты на основе structs (включая все встроенные числовые типы) можно инициализировать или назначить, а затем использовать, как в следующем примере:

В связи с этим вызывать конструктор без параметров для типа значения необязательно.

Оба класса и structs могут определять конструкторы, принимающие параметры. Конструкторы, принимающие параметры, необходимо вызывать с помощью оператора new или base. Классы и structs могут определять также несколько конструкторов; для определения конструктора без параметров ни один их них не требуется. Пример:

Этот класс можно создать, воспользовавшись одним из следующих операторов:

Конструктор может использовать ключевое слово base для вызова конструктора базового класса. Пример:

В этом примере конструктор базового класса вызывается перед выполнением соответствующего ему блока. Ключевое слово base можно использовать как с параметрами, так и без них. Любые параметры для конструктора можно использовать как параметры для base или как часть выражения. Дополнительные сведения см. в разделе base.

Применение ключевого слова this в приведенном выше примере привело к вызову конструктора:

Конструкторы могут иметь пометку public, private, protected, internal, protected internal или private protected. Эти модификаторы доступа определяют, каким образом пользователи класса смогут создавать класс. Дополнительные сведения см. в статье Модификаторы доступа.

Конструктор можно объявить статическим, используя ключевое слово static. Статические конструкторы вызываются автоматически непосредственно перед доступом к статическим полям и обычно используются для инициализации членов статического класса. Дополнительные сведения см. в разделе Статические конструкторы.

Спецификация языка C#

Дополнительные сведения см. в разделах Конструкторы экземпляров и Статические конструкторы в Спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.

Источник