9.11　构造函数

构造函数是一类特殊的成员函数，它主要用于为对象分配内存空间，并对类的数据成员进行初始化，或者说设置实例对象到某一个初始状态（数据和状态相对应）。构造函数分为实例构造函数和静态构造函数两种，下面我们将分别对它们进行介绍。

实例构造函数

实例构造函数用于创建和初始化实例。在使用new运算符创建新的对象时，将调用类的实例构造函数，如代码清单9-24所示。

代码清单9-24　实例构造函数

class Car

{

//字段

private string name；

//构造函数

public Car（）

{

name="Polo"；

}

}

实例构造函数特点如下：

❑构造函数的名字必须和类同名；

❑构造函数不允许有返回类型；

❑构造函数可以具有0～n个参数；

❑构造函数可以重载，以提供初始化类的不同方法；

❑若在声明类时没有定义构造函数，则系统自动生成一个函数体为空的默认构造函数；

❑可以对实例构造函数使用public、protected、private修饰符；

❑引用基类构造函数时使用base（）方法，如果有参数则将参数传入，如base（参数1，参数2……）；

❑引用自身构造函数时使用this（）方法，如果有参数则将参数传入，如this（参数1，参数2……）。

1.默认构造函数

如果没有为类提供任何构造函数，那么CLR将会自动提供一个构造函数作为默认构造函数，它是实例构造函数的一种，它的特点是：

❑没有参数；

❑构造函数体即方法体为空。

我们来看这样一个类，如代码清单9-25所示。

代码清单9-25　默认构造函数

//没有提供任何构造函数，此时CLR会自动提供一个默认构造函数

class Car

{

private string name；

public void DoSmothing（string name）

{

this.name=name；

}

public string Name

{

get

{

return name；

}

}

}

从上述代码可以看到，我们没有为类提供任何构造函数，那么对它进行编译，看看CLR是否自动生成了默认构造函数呢？从反编译后的Car类和代码清单9-26可以看出，CLR提供了一个默认构造函数.ctor，如图9-9所示。

图　9-9　Car类的CIL代码结构

其内容如代码清单9-26所示。

代码清单9-26　Car类默认构造函数.ctor的CIL代码

.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void.ctor（）cil managed

{

//Code size 7（0x7）

.maxstack 8

IL_0000：ldarg.0

IL_0001：call instance void[mscorlib]System.Object：.ctor（）

IL_0006：ret

}//end of method Car：.ctor

这是由CLR生成的默认构造函数，它没有任何参数，它的任务就是简单地调用下基类（此处是System.Object，任何类都是System.Object的直接或间接的派生类，这里是直接派生自System.Object类）的构造函数（IL_0001行）。

现在，我们为Car类提供了一个构造函数，如代码清单9-27所示。

代码清单9-27　带构造函数的Car类

class Car

{

private string name；

//我们提供了一个构造函数，简单的为name自动赋值

public Car（）

{

name="Polo"；

}

public void DoSmothing（string name）

{

this.name=name；

}

public string Name

{

get

{

return name；

}

}

}

我们看看添加了构造函数以后，反编译出的CIL代码有何不同，如代码清单9-28所示。

代码清单9-28　添加了构造函数的Car类的CIL代码

.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void.ctor（）cil managed

{

//Code size 21（0x15）

.maxstack 8

IL_0000：ldarg.0

IL_0001：call instance void[mscorlib]System.Object：.ctor（）

IL_0006：nop

IL_0007：nop

IL_0008：ldarg.0

IL_0009：ldstr"Polo"

IL_000e：stfld string ProgrammingCSharp4.Car：name

IL_0013：nop

IL_0014：ret

}//end of method Car：.ctor

我们可以发现，除了仍然调用基类的构造函数以外（IL_0001），新增了为字段赋值的代码（加粗部分），这也正是我们提供的构造函数所做的工作。

2.带参数的构造函数

如果想在创建类实例的同时就使用一些值进行初始化，该怎么办呢？答案就是构造函数，而且是带参数的构造函数，上节讲到的构造函数是默认构造函数，它没有参数。前面我们讲了，构造函数可以重载，那么我们在上例的基础上，再提供一个带参数的构造函数，先来看看C#代码，如代码清单9-29所示。

代码清单9-29　带参数的构造函数

class Car

{

private string name；

public Car（）

{

name="Polo"；

}

//带参数的构造函数

public Car（string name）

{

this.name=name；//使用this关键字以和参数的name分开

}

public void DoSmothing（string name）

{

this.name=name；

}

public string Name

{

get

{

return name；

}

}

}

那么，我们就可以在实例化Car类的同时，初始化类的字段name，如代码清单9-30所示。

代码清单9-30　使用带参数的构造函数初始化类的实例

class ClassExample

{

static void Main（）

{

//使用带参数的构造函数实例化Car类

Car car=new Car（"Benz"）；

Console.WriteLine（car.Name）；

}

}

其输出如下所示：

Benz

下面，我们看看代码清单9-29编译生成的CIL代码，如图9-10所示。

图　9-10　Car类的CIL代码结构

可见，不带参数的默认构造函数仍然存在。其中，带参数的构造函数CIL代码如代码清单9-31所示。

代码清单9-31　构造函数的CIL代码

.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void.ctor（string name）cil managed

{

//Code size 17（0x11）

.maxstack 8

IL_0000：ldarg.0

IL_0001：call instance void[mscorlib]System.Object：.ctor（）

IL_0006：nop

IL_0007：nop

IL_0008：ldarg.0

IL_0009：ldarg.1

IL_000a：stfld string ProgrammingCSharp4.Car：name

IL_000f：nop

IL_0010：ret

}//end of method Car：.ctor

从代码清单9-31可以看出：

❑构造函数执行时，首先调用基类的默认构造函数（不带参数的）（IL_0001）；

❑执行参数的赋值操作（IL_000a）。

3.静态构造函数

静态构造函数用于初始化任何静态数据，或用于执行仅需执行一次的特定操作。在创建第一个实例或引用任何静态成员之前，将自动调用静态构造函数。

下面来看一个静态构造函数示例，如代码清单9-32所示。

代码清单9-32　静态构造函数

class Car

{

private static string name；

//静态构造函数，仅执行一次

static Car（）

{

Console.WriteLine（“静态构造函数调用了！”）；

name="Polo"；

}

//静态属性

public static string Name

{

get

{

return name；

}

}

}

静态构造函数有以下几个特性：

❑静态构造函数不能使用任何访问修饰符；

❑静态构造函数不能具有任何参数；

❑静态构造函数的执行时机，是在创建类的第一个实例，或者访问任何类的静态成员之前，自动执行的，并仅执行一次，以完成对静态成员的初始化工作；

❑不能直接调用静态构造函数；

❑程序中，用户无法控制执行静态构造函数的时机。

我们看一个实例，如代码清单9-33所示。

代码清单9-33　静态构造函数使用示例

class ClassExample

{

static void Main（）

{

System.Console.WriteLine（Car.Name）；

System.Console.WriteLine（Car.Name）；

}

}

在这里，我们练习调用了两次Car类的静态成员属性Name，其输出如下：

静态构造函数调用了！

Polo

Polo

我们连续访问了两次Car对象的静态Name属性，只打印出了一次“静态构造函数调用了！”，这说明静态构造函数仅仅执行了一次。

同样，我们也观察一下静态构造函数生成的CIL代码，大家注意一下有什么不同，如图9-11所示。

图　9-11　静态函数生成的CIL代码结构

4.构造函数的可访问性

除了刚刚讲过的静态构造函数没有访问修饰符以外，实例构造函数都要有一个访问修饰符，如果没有表示隐式的private修饰符，构造函数是private，当前类只能通过自身进行实例化（构造函数虽然为private，但自身仍然是可以访问的）。除了private以外，构造函数还可以使用public以及protected修饰符，前者不需多讲，我们一直在用；后者表示构造函数是“受保护”的，如何保护呢？这意味着，当前类不能直接被实例化，而只能实例化当前类的子类，相关内容我们将在第10章具体阐述。

5.私有构造函数

下面，我们讨论私有构造函数。顾名思义，构造函数的访问修饰符为private，这意味着其他对象无法访问类的构造函数，也就无法直接将类进行实例化。因此，只能依赖类自身提供访问自身实例的途径。下面，我们看一个私有构造函数的例子，如代码清单9-34所示。

代码清单9-34　私有构造函数

class Car

{

private string name；

//私有构造函数，只能在内部调用，也就是说只能自己实例化自己

private Car（）

{

Console.WriteLine（“私有实例构造函数调用了！”）；

name="Polo"；

}

//静态方法，用以返回类的示例

public static Car getInstance（）

{

return new Car（）；

}

//属性

public string Name

{

get

{

return name；

}

}

}

在上述代码中，特意提供了一个静态的、返回Car类型的方法：getInstance（），它的责任是实例化自身，并将实例返回。建议大家参阅《设计模式之禅》中的单例模式，此模式是私有构造函数的典型应用之一。接下来我们看看如何使用这样一个构造函数私有的类，如代码清单9-35所示。

代码清单9-35　私有构造函数类的调用

class ClassExample

{

static void Main（）

{

//通过调用静态方法getInstance（）返回一个Car类型的实例

Car car=Car.getInstance（）；

System.Console.WriteLine（car.Name）；

}

}

输出为：

私有实例构造函数调用了！

Polo