C++踩坑實戰(zhàn)之構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)
前言
我是練習(xí)時長一年的 C++ 個人練習(xí)生，喜歡野指針、模板報錯和未定義行為（undefined behavior）。之前在寫設(shè)計模式的『工廠模式』時，一腳踩到了構(gòu)造、繼承和 new 組合起來的坑，現(xiàn)在也有時間來整理一下了。
構(gòu)造函數(shù)
眾所周知：在創(chuàng)建對象時，防止有些成員沒有被初始化導(dǎo)致不必要的錯誤，在創(chuàng)建對象的時候自動調(diào)用構(gòu)造函數(shù)（無聲明類型），完成成員的初始化。即：
Class c // 隱式，默認構(gòu)造函數(shù)
Class c = Class() // 顯示，默認構(gòu)造函數(shù)
Class c = Class("name") // 顯示，非默認構(gòu)造函數(shù)
Class* c = new Class // 隱式，默認構(gòu)造函數(shù)
- 構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行前，對象不存在
- 構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象后，對象不能調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
- 類中如果不定義構(gòu)造函數(shù)，編譯器提供有默認的構(gòu)造函數(shù)，無參數(shù)，也不執(zhí)行任何額外的語句
- 如果提供非默認構(gòu)造函數(shù)，沒有默認構(gòu)造函數(shù)將會出錯。所以要定義一個不接受任何參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，并為成員定義合理的值
- 一般而言，默認的構(gòu)造函數(shù)是用來對所有類成員做隱式初始化的
- 自己定義的構(gòu)造函數(shù)一般用使用列表初始化來初始化參數(shù)
- 通過構(gòu)造函數(shù)對成員賦值，要優(yōu)于通過函數(shù)為成員賦值
using namespace std;
class Stone {
private:
int weight{0};
double radius{0.0};
public:
Stone() {
cout << "Class Stone was created by default creator" << endl;
};
Stone(int w, double r) : weight{w}, radius{r} {
cout << "Class Stone was created by custom creator" << endl;
}
void showInfo() {
cout << "Weight: " << this->weight << ", Radius: "
<< this->radius << endl;
}
};
int main (){
// 隱式，成員有默認值
Stone s1;
s1.showInfo();
// 顯式，通過列表初始化，為成員賦值
Stone s2 = Stone(12, 3.3);
s2.showInfo();
return 0;
}
通過構(gòu)造函數(shù)實現(xiàn)的類型轉(zhuǎn)換
觀察以下的代碼，我們發(fā)現(xiàn) Stone s2;s2 = 3.3; 這樣將一個 double 類型的數(shù)據(jù)賦值給類類型并沒有出錯，這是隱式類型轉(zhuǎn)換，從參數(shù)類型到類類型。
using namespace std;
class Stone {
private:
int weight{0};
double radius{0.0};
public:
Stone() {
cout << this << endl;
cout << "Class Stone was created by default creator" << endl;
};
// 都關(guān)閉
Stone(double r) : radius{r} {
cout << this << endl;
cout << "Class Stone was created by parameter radius" << endl;
}
Stone(int w) : weight{w} {
cout << this << endl;
cout << "Class Stone was created by parameter weight" << endl;
}
void showInfo() {
cout << "Weight: " << this->weight << ", Radius: "
<< this->radius << endl;
}
};
int main (){
Stone s2;
s2 = 3.3;
s2.showInfo();
return 0;
}
這是因為：接受一個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)允許使用賦值語法來為對象賦值。s2=3.3 會創(chuàng)建 Stock(double) 臨時對象，臨時對象初始化后，逐成員賦值的方式復(fù)制到對象中，在幾個構(gòu)造函數(shù)中加入了 cout << this 的語句，由對象的地址不同，可以判斷該賦值語句額外生成了臨時對象。
為了防止隱式轉(zhuǎn)換帶來的危險，可以使用關(guān)鍵字 explicit 關(guān)閉這一特性，這樣就得顯式完成參數(shù)類型到類類型的轉(zhuǎn)換：s = Stock(1.3)；不過，得保證沒有二義性。
using namespace std;
class Stone {
private:
int weight{0};
double radius{0.0};
public:
Stone() {
cout << this << endl;
cout << "Class Stone was created by default creator" << endl;
};
// 都關(guān)閉
explicit Stone(double r) : radius{r} {
cout << this << endl;
cout << "Class Stone was created by parameter radius" << endl;
}
explicit Stone(int w) : weight{w} {
cout << this << endl;
cout << "Class Stone was created by parameter weight" << endl;
}
void showInfo() {
cout << "Weight: " << this->weight << ", Radius: "
<< this->radius << endl;
}
};
int main (){
Stone s2;
s2 = Stone(3);
s2.showInfo();
return 0;
}
上述代碼中，如果 Stone(int w) 沒有被關(guān)閉，那么 s2=3.3 將調(diào)用這一構(gòu)造函數(shù)。所以構(gòu)造函數(shù)建議都加上 explicit 聲明。
派生類的構(gòu)造函數(shù)
派生類要注意的是：派生類被構(gòu)造之前，通過調(diào)用一個基類的構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建基類完成基類數(shù)據(jù)成員的初始化；也就是說，基類對象在程序進入派生類構(gòu)造函數(shù)之前被創(chuàng)建。那么，可以通過初始化列表傳遞給基類參數(shù)，不傳遞的話，調(diào)用基類的默認的構(gòu)造函數(shù)，如下述程序中的：Gem(){}:Stone()。
using namespace std;
class Stone {
private:
int weight{0};
double radius{0.0};
public:
Stone() {
cout << "This object was in address: " << this << endl;
};
Stone(int w, double r) : weight{2}, radius{r} {};
void showInfo() {
cout << "Weight: " << this->weight << ", Radius: " << this->radius;
}
int getWeight(){
return this->weight;
}
auto getRadius() -> double {
return this->radius;
}
};
class Gem : public Stone {
private:
double price;
public:
Gem(){};
Gem(double p, int w, double r) : Stone(w, r), price{p} {};
void show() {
cout << "Weight: " << this->getWeight() << ", Radius"
<< this->getRadius();
}
};
int main (){
Gem g1; // call default
Gem g2 = Gem(1300, 1, 2.3); // call custom
// g.setWeight(130);
g2.show();
return 0;
}
- 首先創(chuàng)建基類對象
- 派生類通過初始化列表（只能用在構(gòu)造函數(shù)）將基類信息傳遞給基類的構(gòu)造函數(shù)
- 派生類構(gòu)造函數(shù)可以為派生類初始化新的成員
析構(gòu)函數(shù)
對象過期時，程序會調(diào)用對象的析構(gòu)函數(shù)完成一些清理工作，如釋放變量開辟的空間等。如構(gòu)造函數(shù)使用了 new 來申請空間，析構(gòu)就需要 delete 來釋放空間。如果沒有特別聲明析構(gòu)函數(shù)，編譯器會為類提供默認的析構(gòu)函數(shù)，在對象作用域到期、被刪除時自動被調(diào)用。
如 stock1 = Stock()，這種就申請了一個臨時變量，變量消失時會調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。此外，這種局部變量放在棧區(qū)，先入后出，也就是，最后被申請的變量最先被釋放。
using namespace std;
class Stone {
private:
int weight{0};
double radius{0.0};
public:
Stone() {
cout << "This object was in address: " << this << endl;
};
~Stone() {
cout << this << " Object was deleted." << endl;
}
};
int main (){
{
Stone s1;
Stone s2;
}
return 0;
}
繼承中的析構(gòu)函數(shù)
繼承類比較容易理解，畢竟都學(xué)過面向?qū)ο?。公有繼承的時候，基類的公有成員也是派生類的共有成員；私有成員也是派生類的一部分，不過需要共有或保護方法來訪問。但是但是但是，派生類和基類的析構(gòu)函數(shù)之間，也是一個坑。在繼承中：
- 如果一個方法不是虛方法，那么將根據(jù)引用類型或指針類型選擇執(zhí)行的方法
- 如果一個方法是虛方法，將根據(jù)指針或引用指向?qū)ο蟮念愋瓦x擇執(zhí)行的方法
在繼承中，對象的銷毀順序和創(chuàng)建相反。創(chuàng)建時先創(chuàng)建基類，而后創(chuàng)建子類；銷毀時，先調(diào)用子類的析構(gòu)函數(shù)，而后自動調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。因此，對于基類而言，建議將析構(gòu)函數(shù)寫成虛方法。如果析構(gòu)不是虛方法，對于以下情況，只有基類的析構(gòu)被調(diào)用；如果析構(gòu)是虛方法，子類、基類的析構(gòu)方法都被調(diào)用?？梢試L試刪除下述代碼的 virtual 來觀察結(jié)果：
using namespace std;
class Stone {
private:
int weight{0};
double radius{0.0};
public:
Stone() {
cout << "This object was in address: " << this << endl;
};
Stone(int w, double r) : weight{2}, radius{r} {};
void showInfo() {
cout << "Weight: " << this->weight << ", Radius: "
<< this->radius;
}
int getWeight(){
return this->weight;
}
auto getRadius() -> double {
return this->radius;
}
virtual ~Stone() {
cout << "Stone class was deleted." << endl;
}
};
class Gem : public Stone {
private:
double price;
public:
Gem() {};
Gem(double p, int w, double r) : Stone(w, r), price{p} {};
void show() {
cout << "Weight: " << this->getWeight() << ", Radius"
<< this->getRadius();
}
~Gem() {
cout << "Gem class was deleted." << endl;
}
};
int main (){
Stone* s1 = new Gem(2.3, 2, 3.2);
delete s1;
// Gem* g1 = new Gem(2.3, 2, 1.2);
// delete g1;
return 0;
}
應(yīng)用
大概常見的坑在上面都記錄好了，來看一段我寫的危險的程序（我大概抽象了一下），覆蓋了：野指針和為定義行為：
using namespace std;
class A {
private:
int* a;
public:
int* create() {
a = new int();
return a;
}
~A(){
delete a;
}
};
int main () {
A a;
int* b = a.create();
delete b;
return 0;
}
- 每次調(diào)用 create 都會 new 一次，但只 delete 了一次。
- 如果沒有調(diào)用 create 直接析構(gòu)，未定義行為
- 如果 b 持有了 a.create() 的指針，然后 a 提前析構(gòu)，那么 b 是野指針
- delete b 是沒必要的。這樣會 double free，也是未定義行為
- 上述代碼沒有區(qū)分類里面 new 且 返回的東西要在哪刪除合適
- 可以讓類來管理這一個 new，修改一下 create 的實現(xiàn)或者干脆在構(gòu)造 new，在析構(gòu) delete
總結(jié)
到此這篇關(guān)于C++踩坑實戰(zhàn)之構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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