C++ 面向物件程式設計入門：建構函式與解構函式完整指南

一、建構函式

建構函式是類別的特殊成員函式，名稱與類別相同、無回傳型別，在物件建立時自動呼叫，用於初始化成員變數。

核心規則

1. 每個類別必須有建構函式；若未自行定義，編譯器提供預設建構函式（無參數、不做任何初始化）。
2. 一旦定義任一建構函式，編譯器不再產生預設建構函式。
3. 靜態/全域物件以零位元模式初始化；區域物件若無建構函式則值不定。

無參數建構函式範例

class Student {
public:
    Student() { number = 1; score = 100; } // 自動初始化
    void show() { cout << number << endl << score << endl; }
protected:
    int number, score;
};
int main() { Student a; a.show(); } // 輸出 1, 100

帶參數建構函式與多載

class Teacher {
public:
    Teacher(const char* input_name) {
        name = new char[10];
        strcpy(name, input_name); // 深層複製，避免指標指向堆疊
    }
    Teacher() {} // 若需無參數建構，必須額外定義（多載）
    void show() { cout << name << endl; }
    ~Teacher() { delete[] name; } // 釋放動態記憶體
protected:
    char* name;
};
int main() {
    Teacher a("test"); // 呼叫帶參數建構函式
    // Teacher b;     // 錯誤：無無參數建構函式
    a.show();
}

關鍵點： name = input_name; 僅複製指標值，導致解構時 delete 錯誤記憶體區塊，必須配置堆疊空間並 strcpy。

成員物件的自動初始化

若類別成員為另一類別物件，建構外層物件時會自動呼叫成員物件的建構函式。

class Teacher { // 內層類別
public:
    Teacher() { director = new char[10]; strcpy(director, "王大力"); }
    ~Teacher() { delete[] director; }
    char* show() { return director; }
protected:
    char* director;
};

class Student { // 外層類別
public:
    Student() { number = 1; score = 100; }
    void show() { cout << teacher.show() << endl << number << endl << score << endl; }
protected:
    int number, score;
    Teacher teacher; // 成員物件
};
int main() {
    Student a; a.show(); // 自動呼叫 Teacher()
    Student b[5];      // 陣列每個元素皆自動呼叫 Teacher()
}

二、解構函式

解構函式名稱為 ~類別名()，無參數、無回傳值、不可多載，在物件生命週期結束時自動呼叫，用於釋放資源（動態記憶體、檔案控制代碼、Socket 等）。

防止記憶體洩漏

class Teacher {
public:
    Teacher() { director = new char[10]; strcpy(director, "王大力"); }
    ~Teacher() { cout << "釋放堆疊 director 1 次"; delete[] director; cin.get(); }
    char* show() { return director; }
protected:
    char* director;
};
// 執行時會在 main 結束前印出 6 次釋放訊息（1 個 a + 5 個 b[5]）

三、成員初始化清單

若成員物件只有帶參數建構函式，無法在類別定義內直接傳參，必須使用初始化清單（冒號語法）。

錯誤嘗試

class Student {
    Teacher teacher("王大力"); // 編譯錯誤：類別定義非物件，無法傳參
};

正確寫法：初始化清單

class Student {
public:
    Student(const char* temp) : teacher(temp) { // 冒號後指定呼叫 teacher 的建構函式
        number = 1; score = 100;
    }
protected:
    int number, score;
    Teacher teacher;
};
int main() { Student a("王大力"); a.show(); }

可同時初始化多個成員、const 常數成員、參考成員：

class Student {
public:
    Student(const char* temp, int& pk) : teacher(temp), pk(pk), ps(10) {
        number = 1; score = 100;
    }
protected:
    Teacher teacher;
    int& pk;        // 參考成員
    const int ps;   // 常數成員
    int number, score;
};
int main() {
    char* t_name = "王大力";
    int b = 99;
    Student a(t_name, b); // pk 綁定 b，ps 初始化為 10
}

注意： 初始化清單中 pk(pk) 為參考綁定，非函式呼叫；ps(10) 為常數初始化。C++ 允許 int a(10) 等同 int a = 10，但清單中只能用括號不能用等號。

四、物件建構順序

1. 全域/靜態物件：在 main() 之前建構；函式內 static 物件僅首次呼叫時建構一次。
2. 成員建構順序：依類別定義中宣告順序建構，非初始化清單順序。

順序陷阱範例

class Test {
public:
    Test(int j) : pb(j), pa(pb + 5) {} // 看似 pa=15
public:
    int pa; // 先宣告
    int pb; // 後宣告
};
int main() {
    Test a(10);
    cout << a.pa << endl; // 輸出亂碼！因為 pa 先建構，此時 pb 尚未初始化
    cout << a.pb << endl; // 10
}

修正： 調整宣告順序 int pb; int pa;，或在建構函式本體內賦值 pa = pb + 5;。

五、最佳實務建議

• 永遠為擁有動態資源的類別撰寫解構函式（遵循 RAII）。
• 善用初始化清單初始化成員物件、常數、參考，效率高於建構函式本體賦值。
• 若類別需支援複製，請實作複製建構函式與複製指派運算子（或 =delete 禁用），避免淺層複製導致雙重釋放。
• 建構順序依宣告順序，設計類別時將「被依賴的成員」宣告在前。