Python和C++构造函数的区别

Question

Python和C++构造函数的区别

c++pythonconstructor

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最近我在学习Python，浏览了优秀的Dive into Python，作者在这里指出，__init__方法虽然通常像构造函数一样工作，但在技术上不是构造函数。

我有两个问题：

C++如何构造一个对象以及Python如何“构造”一个对象之间有哪些差异？
什么使得构造函数成为构造函数，__init__方法又是如何未达到此标准的？

- Zeke

我不确定我是否同意2...由于Python是一种垃圾收集语言，C++中构造函数的“第一”步（分配内存）不必执行，并且属性可以分配给实例。因此，在我看来，__init__是一个构造函数，因为它分配值给属性并填充/完成实例。 - Rafe Kettler

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@Rafe Kettler：在C++中，构造函数并不分配内存，它们只是将原始内存（先前已分配）初始化并转换为对象。 - David Rodríguez - dribeas

@David：好的，谢谢你的澄清。我想他们是为那个对象分配内存，而不是一般地分配内存。 - Rafe Kettler

@Rafe Kettler：不，构造函数运行之前必须预先分配内存。当您调用new时，它会为您分配内存，然后在该内存上运行构造函数。重要的是，分配和构造是完全不同的操作。请注意，任何对象（一般而言）都可以在堆栈或堆中分配，并且构造函数是唯一的。 - David Rodríguez - dribeas

4个回答

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在Python中，通过__new__创建对象，并通过__init__修改该通用默认对象。而__init__是一个普通方法，特别的是它可以被虚拟地调用，从__init__中调用的方法也会被虚拟调用。

在C++中，为某个对象分配了原始内存(raw memory)，可以是静态分配、函数调用栈上分配、使用operator new动态分配，或者作为另一个对象的一部分分配。然后实例化类型的构造函数将原始内存初始化为适当的值。给定类的构造函数自动调用基类和成员的构造函数，因此构造保证是“自下而上”的构造方式，优先创建部分。

C++添加了语言支持来特别重要地体现构建部件的思想:

如果构造函数失败（通过抛出异常），则已成功构造的部分将被自动销毁，并且该对象的内存将被自动释放。
在类型T的构造函数体执行期间，该对象的类型为T，因此对于虚拟方法的调用将解析为T类型的对象(此时确实如此)，其中T可以是您实例化的类的基类。

第一个要点意味着，对于正确设计的C ++类，当您手头有一个对象时，它保证是可用的。如果构造失败，则您不会得到手头的对象。

此外，C++的规则旨在确保在大多数导出类T的每个对象中，只有一个T构造函数调用。我曾将其称之为单构造函数调用保证(single constructor call guarantee)。它没有在标准的任何地方指定，您可以通过使用语言的非常低级的功能来挫败它，但是它存在，并且标准的详细规则旨在实现它(这与您不会在任何地方找到有关语句分号结束的单个规则非常相似，然而各种语句的无数语法规则共同产生了一个简单的高级规则)。

单构造函数调用保证、自动清理保证和基类构造函数执行时对象类型的更改，可能是与Python对象构造最重要的三个区别。

还有很多需要说的，但我认为这些是最重要的内容。

祝好！

- Cheers and hth. - Alf

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在许多其他语言中，构造函数会为正在构建的对象分配空间；在Python中，这是分配器方法__new__()的工作。__init__()只是一个初始化方法。

- Ignacio Vazquez-Abrams

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C++中的构造函数不会为对象分配空间，这是operator new的工作。或者在放置new的退化情况下，实际上是调用者的工作告诉new版本内存所在的位置，以便它可以将该值回显给您。 - Steve Jessop

-1

这种差异是由于Python的动态类型。与C++不同，C++中变量是带有类型声明并在内存中分配的，而Python的变量是在运行时赋值时创建的。C++的无参构造函数会自动调用，以便初始化数据成员。在Python中，它是按需完成的，并且__init__是通过继承树查找的，只有最低的一个被调用一次。如果需要超类数据属性，则像C++ initialization list那样显式调用super().__init__()。下面是一个示例，其中初始化了Base.s：

class   Base:
    def __init__(self, base):
        print("Base  class init called")
        self.base = base
class   Super(Base):
    def __init__(self, base):
        print("Super class init called")
        #super(Super, self).__init__(base)
        super().__init__(base)
class   Sub(Super):
    def __init__(self, base):
        print("Default __init__ is called")
        super().__init__(base)

sub = Sub({"base3": 3, "base4": 4})
print(sub.__dict__, sub.base)

输出：

Default __init__ is called
Super class init called
Base  class init called
{'base': {'base3': 3, 'base4': 4}} {'base3': 3, 'base4': 4}

此外，init 就像普通函数一样，可以随后作为函数调用：

Sub.__init__(sub, 'abc')
print(sub.__dict__, sub.base)

输出：

Default __init__ is called
Super class init called
Base  class init called
{'base': 'abc'} abc

- Leon Chang

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可以查看英文原文，
原文链接

- Steve Jessop · Accepted Answer

作者区分的是，就Python语言而言，在进入__init__之前，您已经拥有了指定类型的有效对象。因此，它不是一个“构造函数”，因为在C++中和理论上，构造函数将无效的、预构造的对象转换为该类型的“适当”完成的对象。

基本上，Python中的__new__被定义为返回“新对象实例”，而C++ new操作符只返回一些内存，这还不是任何类的实例。

然而，在Python中，__init__可能是您首次创建一些重要类不变量（仅从起始点来看）。所以就用户类而言，它可能就是构造函数。只是Python运行时不关心这些不变式。如果您愿意，它对于构成构造好的对象具有非常低的标准。

我认为作者的观点很公正，并且它确实是关于Python创建对象方式的有趣评论。不过这是一个微妙而微小的区别，我怀疑将__init__称为构造函数会导致错误代码。

此外，我注意到Python文档将__init__称为构造函数（http://docs.python.org/release/2.5.2/ref/customization.html）

作为构造函数的一个特殊限制，不能返回任何值

.....所以如果将__init__视为构造函数会导致任何实际问题，那么Python就会遇到麻烦！

Python和C ++构建对象方式有一些相似之处。两者都调用具有相对简单职责的函数（对象实例的__new__ vs原始内存的某个版本的operator new），然后两者都调用可以更多地初始化对象进入可用状态的函数（__init__vs构造函数）。

实际差异包括：

在C++中，如果需要，基类的无参构造函数会按照适当的顺序自动调用，而在Python的__init__中，您需要在自己的__init__中显式地初始化您的基类。即使在C++中，如果基类构造函数有参数，您也需要指定它。
在C++中，当构造函数抛出异常时，您有整个机制来处理已经构造的子对象的析构函数调用。在Python中，我认为运行时（最多）只调用__del__。

此外，还有一个区别是__new__不仅仅分配内存，它还必须返回一个实际的对象实例。然而，在Python代码中，原始内存并不是一个真正适用的概念。