Constructor

定义

构造器是类别基础的面向对象程序设计里的一种特殊子程序，用于在对象被创建时建立一个新对象，并为它的实例变量赋初值^[1]。它与普通实例方法相似，但区别在于没有返回类型、不能被继承，作用域修饰符的规则也往往另有规定^[3]。

构造器的名称通常与它所属的类同名：Java、C++、C#、ActionScript 等语言都采用这种命名规范，PHP 5 则建议使用 __construct^[1]。它的核心任务有两项，即初始化对象的数据成员、建立并维持类所要求的不变式，当不变式无法成立时构造过程会失败^[1]。对于不可变对象，全部初始化都必须在构造器内完成^[1]。

从语言设计的角度，构造器解决的是“对象在使用前必须已初始化”这一可靠性问题。在 Java 一类语言中，编译器把无参构造器插入到类里，从而保证 new 表达式总能得到可用对象；在 C++ 中，编译器在对象定义处插入对构造器的调用，因此初始化不再依赖调用方是否记得额外调用 initialize 函数^[4]。

原理

对象创建一般分为分配内存与初始化两步，构造器负责第二步。在 C++ 中，用 new 在堆上建立对象时先申请内存再调用构造器，建立栈上局部变量时先分配栈空间再调用构造器^[5]。Java、C# 等语言把引用类型的实例放在堆中，由构造器在其中完成字段的赋值^[1]。

构造器可以带参数，接收参数的称为参数化构造器，调用方式分为显式与隐式两种^[1]。若类中没有显式声明构造器，多数语言会自动生成缺省构造器，其行为因语言而异：有的把实例变量初始化为 0 或空引用，有的什么也不做^[1]。在 C++ 里，一旦定义了其他构造器，隐式生成的无参默认构造器就不复存在，需要时可用 =default 显式恢复^[2]。

由于一个类可以拥有多个参数列表不同的构造器，编译器会依据实参的个数、类型与顺序来选择调用哪一个，这一机制称为构造器重载^[6]。继承层次中的构造顺序是自顶向下的：派生类对象建立时先调用基类构造器，再按声明顺序初始化各数据成员，最后执行派生类构造器本身的函数体^[2]。在 C++ 中，成员初始化列表在构造器函数体执行之前完成，并与函数体内的赋值语句在语义上不同^[2]。

C++ 还提供了若干特殊构造器：复制构造器以同类对象的常量引用为参数，用已有对象生成副本；移动构造器随 C++11 引入，用于避免多余的内存分配、复制与销毁；此外还有从其他类型转换而来的转换构造器^[1]。

发展历程

C++ 的构造器机制与其类概念同步形成。C++ 设计者本贾尼·斯特劳斯特卢普(Bjarne Stroustrup)在设计带类的 C 时，从 Simula 借用了 new 运算符，使其同时完成从自由存储区分配内存与调用构造器两项工作，以确保对象被初始化^[7]。他在回顾中把“某物已被初始化”列为语言需要保证的要点之一^[7]。

早期 C++ 的初始化写法对内置类型并不合法，后来通过赋予内置类型构造与析构的概念，int a(1); 这样的写法才被接受；设计者也考虑过允许从内置类型派生，最终没有采纳^[8]。2011 年发布的 C++11 标准新增了移动构造器，配合右值引用减少了对象传递过程中的复制开销^[9]。

在其他语言中，构造器的形态随语言演进而分化。PHP 5 规定使用 __construct 作为构造方法名，并保留同名方法作向下兼容，自 PHP 5.3.3 起该兼容途径只对非命名空间的类有效；Python 把构造过程拆为 new 与 init 两个方法，前者分配实例，后者初始化实例^[1]。Perl 约定以 new 命名构造器，Object Pascal 用 constructor 关键字标识且允许自定名称，Objective-C 则把构造拆为 alloc 与 init 两步^[1]。

应用

构造器在类库与框架设计中被用来强制对象进入合法状态。以 JavaScript 为例，构造函数可以定义一类对象的形状，其原型上的方法被所有实例共享，从而避免每个实例重复定义函数。MDN 的教程也把构造函数描述为创建类实例时执行的特殊函数，调用时通常在前面加 new 关键字^[10]。

在 Java 等语言中，构造器还承担调用父类构造器的任务：子类构造器若未显式使用 super，编译器会隐式插入对父类无参构造器的调用；若父类没有无参构造器，则必须在子类构造器的首条语句中通过 super 指定参数^[11]。同类的多个构造器之间也可以用 this 相互调用，并规定该语句位于首行^[6]。

访问修饰符使构造器成为一种受控的创建入口。把构造器声明为 private 可以阻止外部通过 new 建立实例，Java 单例模式即利用这一点控制实例的产生^[11]。C# 另有静态构造器，用于完成复杂的静态变量初始化，在类首次被访问时隐式执行，并具有线程安全性^[12]。

局限

构造器只能负责单个对象的初始化，无法独立解决跨对象、跨资源的创建协调问题。当一个类只需暴露一种创建方式时，构造器就难以表达更复杂的分配策略，如复用对象池或依据多个类共同决定实例化何种子类，这类需求通常被抽象为工厂方法^[1]。

构造器的不可继承性也带来维护上的负担。子类无法直接继承父类构造器，只能在其构造器内部调用，一旦父类增加了带参构造器而缺少无参构造器，原有子类代码会直接编译失败^[11]。当类中存在多个仅在细节上略有差异的构造器时，阅读代码的人往往难以辨别每个构造器的用途^[13]。

在 C++ 中，若构造器遗漏了对某个数据成员的初始化，得到的结果是未定义行为，编译器并不保证给出可预期的值，这在新增成员变量时尤其容易出错。默认的复制构造器执行浅复制，对于含有动态分配成员或资源句柄的类，析构时可能引发重复释放，因此往往需要同时自定义析构函数与复制赋值运算符^[12]。此外，构造器是每个对象最先被调用的方法，在运行期被挂钩或注入的代码可以改变该类的初始化取值，从而影响其全部实例乃至子类^[14]。

参见

• 析构函数 —— 与构造器相对，在对象销毁前后负责清理资源。

• 面向对象编程 —— 构造器所属的编程范式。

• 类 —— 声明构造器的程序结构单元。

• 工厂方法 —— 用于替代或封装对象创建过程的子程序。

• 重载 —— 允许同一类中存在多个不同参数构造器的机制。