《その87》コンストラクタ初期化子: C++，C++/CX に挑戦！

2017年10月21日

《その87》コンストラクタ初期化子

クラス型オブジェクトの生成過程について

　次の ClassA型のクラスは、Sub型のクラスをデータメンバとして持っています。
この ClassA型のクラスオブジェクトが生成される場合について考えてみます。


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class Sub {
    int a, b;
public:
    Sub() {};               // ★1.
    Sub(int a, int b);
};


class ClassA {
    std::string str;
    Sub sub;
public:
    ClassA(std::string s, int a, int b) {
        str = s;
        sub = Sub(a, b);    // ★2.
    }
};
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いま、ClassA型のオブジェクト aaa を作成するものとします。

    ClassA aaa("abc", 10, 20);



【１】 メンバ str が "abc" で初期化されるまでの過程

(1) string型の str が生成される。

(2) string型のデフォルトコンストラクタが呼び出されて、データメンバ  str が空文字列を
    表すように初期化される。
    ※ 実際は、この (2) で本当の意味の初期化作業は完了し、あとは代入作業になります。

(3) コンストラクタ本体が実行され、仮引数 s に受け取った文字列 "abc" が、データメンバ str 
    に代入される。
    具体的には、"abc" を格納できる大きさの記憶域を、new演算子で確保し直すことになります。

    このように、かなりコストの高い手順が踏まれています。



【２】 クラス型メンバ sub が初期化されるまでの過程

(1) Sub型の sub が生成される。

(2) Sub型のデフォルトコンストラクタ（★1.）が呼び出されて、クラス型データメンバ sub が
    初期化される。
    ※ 実際は、この (2) で本当の意味の初期化作業は完了し、あとは代入作業になります。
    ※ デフォルトコンストラクタ（★1.）がないとエラーになります。

(3) コンストラクタ本体が実行され、初期化済のデータメンバ sub に 10, 20 の値がセットされる。
    具体的には、
    sub = Sub(a, b);
    の箇所で、まず、Sub型の一時オブジェクト Sub(10, 20) が作られ、それが sub に代入される
    ことになります。

    このように、かなりコストの高い手順が踏まれています。

コンストラクタ初期化子

上に記述した ClassA型のコンストラクタは、次のようなコードでした。


    ClassA(std::string s, int a, int b) {
        str = s;
        sub = Sub(a, b);
    }


これには、上述の【１】,【２】に書いたようなコスト的な問題がありました。
次のコードは、このコンストラクタを、コンストラクタ初期化子を用いて書きかえたものです。

    ClassA(std::string s, int a, int b)
                   : str(s), sub(a, b)
{
};

下線の箇所がコンストラクタ初期化子です。全てのデータメンバに対してメンバ初期化子を与えたので、コンストラクタの本体部分が空になっています。

コンストラクタ初期化子を用いることで、
データメンバ　string str や Sub sub を、【１】や【２】にある「代入」の手順を経ずに、直接、
初期化することができます。

以上の内容を、簡単なプログラムにまとめてみました。


#include <string>
#include <iostream>

class Sub {
    int a, b;
public:
    Sub() { a = 1; b = 2; }
    Sub(int a, int b) {
        this->a = a;
        this->b = b;
    }
    int get_a() { return a; }
    int get_b() { return b; }
};

class ClassA {
    std::string str;
    Sub sub;
public:
    ClassA(std::string s, int a, int b)
        : str(s), sub(a, b)
    {}

    int get_a() { return sub.get_a(); }
    int get_b() { return sub.get_b(); }
    std::string get_str() { return str; }
};

int main() {
    ClassA aaa("衆議院議員総選挙", 1000, 2000);
    std::cout << aaa.get_a()   << '\n';
    std::cout << aaa.get_b()   << '\n';
    std::cout << aaa.get_str() << '\n';
}