C++深入探究二階構造模式的原理與使用
更新時間：2022年04月23日 09:32:01 作者：清風自在 流水潺潺
C++中經(jīng)常會因為調(diào)用系統(tǒng)資源失敗導致出現(xiàn)BUG，所以在類調(diào)用構造函數(shù)需要分配系統(tǒng)資源時會出現(xiàn)BUG，從而導致類對象雖然被創(chuàng)建，但是只是個半成品，為了避免這種情況需要使用二階構造模式
一、構造函數(shù)的回顧
關于構造函數(shù)
- 類的構造函數(shù)用于對象的初始化
- 構造函數(shù)與類同名并且沒有返回值
- 構造函數(shù)在對象定義時自動被調(diào)用
問題
- 如何判斷構造函數(shù)的執(zhí)行結果?
- 在構造函數(shù)中執(zhí)行 return 語句會發(fā)生什么？
- 構造函數(shù)執(zhí)行結束是否意味著對象構造成功？
下面看一個異常的構造函數(shù)：
#include <stdio.h>
class Test
{
int mi;
int mj;
bool mStatus;
public:
Test(int i, int j) : mStatus(false)
{
mi = i;
return;
mj = j;
mStatus = true;
}
int getI()
{
return mi;
}
int getJ()
{
return mj;
}
int status()
{
return mStatus;
}
};
int main()
{
Test t1(1, 2);
if( t1.status() )
{
printf("t1.mi = %d\n", t1.getI());
printf("t1.mj = %d\n", t1.getJ());
}
return 0;
}運行結果如下，可以看到，沒有輸出，遇到 return 構造函數(shù)就結束了：
構造函數(shù)
- 只提供自動初始化成員變量的機會
- 不能保證初始化邏輯一定成功
- 執(zhí)行 return 語句后構造函數(shù)立即結束
結論：構造函數(shù)能決定的只是對象的初始狀態(tài)，而不是對象的誕生??！
二、半成品對象
半成品對象的概念
- 初始化操作不能按照預期完成而得到的對象
- 半成品對象是合法的 C++ 對象，也是 Bug 的重要來源
下面來看一個半成品對象的危害：
IntArray.h：
#ifndef _INTARRAY_H_
#define _INTARRAY_H_
class IntArray
{
private:
int m_length;
int* m_pointer;
public:
IntArray(int len);
IntArray(const IntArray& obj);
int length();
bool get(int index, int& value);
bool set(int index ,int value);
~IntArray();
};
#endifIntArray.c：
（注意：m_pointer = 0; //假設 m_pointer 為空指針，用來模擬申請內(nèi)存失敗的情況）
#include "IntArray.h"
IntArray::IntArray(int len)
{
m_pointer = 0; //假設 m_pointer 為空指針，用來模擬申請內(nèi)存失敗的情況
if( m_pointer )
{
for(int i=0; i<len; i++)
{
m_pointer[i] = 0;
}
}
m_length = len;
}
IntArray::IntArray(const IntArray& obj)
{
m_length = obj.m_length;
m_pointer = new int[obj.m_length];
for(int i=0; i<obj.m_length; i++)
{
m_pointer[i] = obj.m_pointer[i];
}
}
int IntArray::length()
{
return m_length;
}
bool IntArray::get(int index, int& value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
value = m_pointer[index];
}
return ret;
}
bool IntArray::set(int index, int value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
m_pointer[index] = value;
}
return ret;
}
IntArray::~IntArray()
{
delete[]m_pointer;
}main.cpp：
#include <stdio.h>
#include "IntArray.h"
int main()
{
IntArray a(5);
printf("a.length = %d\n", a.length());
a.set(0, 1);
return 0;
}輸出結果如下：
產(chǎn)生段錯誤是因為前面令m_pointer = 0; 模擬內(nèi)存申請不成功。但是在實際工程中，不是每次申請內(nèi)存都不成功，所以很難重現(xiàn)，堪稱最難調(diào)試的 bug。
三、二階構造
工程開發(fā)中的構造過程可分為
- 資源無關的初始化操作
- 不可能出現(xiàn)異常情況的操作
需要使用系統(tǒng)資源的操作
可能出現(xiàn)異常情況，如：內(nèi)存申請，訪問文件
二階構造示例一
二階構造示例二
下面初探一下二階構造函數(shù)：
#include <stdio.h>
class TwoPhaseCons
{
private:
TwoPhaseCons() // 第一階段構造函數(shù)
{
}
bool construct() // 第二階段構造函數(shù)
{
return true;
}
public:
static TwoPhaseCons* NewInstance(); // 對象創(chuàng)建函數(shù)
};
TwoPhaseCons* TwoPhaseCons::NewInstance()
{
TwoPhaseCons* ret = new TwoPhaseCons();
// 若第二階段構造失敗，返回 NULL
if( !(ret && ret->construct()) )
{
delete ret;
ret = NULL;
}
return ret;
}
int main()
{
TwoPhaseCons* obj = TwoPhaseCons::NewInstance();
printf("obj = %p\n", obj);
delete obj;
return 0;
}運行結果如下，指針的值被打印出來，意味著可以得到一個合法可用的對象，這個對象位于堆空間上：
如果我們就不想用二階構造，自己申請堆空間，如下：
TwoPhaseCons* obj = new NewInstance();
就會報錯，因為構造函數(shù)是私有的：
如果第二階段的構造不成功：
bool construct() // 第二階段構造函數(shù)
{
return false;
}輸出結果如下，打印結果為空：
所以二階構造的意義就是要么得到一個合法可用的對象，要么返回空。二階構造用于杜絕半成品對象。
所以前面寫的可能產(chǎn)生半成品對象的代碼可以寫成：
IntArray.h：
#ifndef _INTARRAY_H_
#define _INTARRAY_H_
class IntArray
{
private:
int m_length;
int* m_pointer;
IntArray(int len);
IntArray(const IntArray& obj);
bool construct();
public:
static IntArray* NewInstance(int length);
int length();
bool get(int index, int& value);
bool set(int index ,int value);
~IntArray();
};
#endifIntArray.c：
#include "IntArray.h"
IntArray::IntArray(int len)
{
m_length = len;
}
bool IntArray::construct()
{
bool ret = true;
m_pointer = new int[m_length];
if( m_pointer )
{
for(int i=0; i<m_length; i++)
{
m_pointer[i] = 0;
}
}
else
{
ret = false;
}
return ret;
}
IntArray* IntArray::NewInstance(int length)
{
IntArray* ret = new IntArray(length);
if( !(ret && ret->construct()) )
{
delete ret;
ret = 0;
}
return ret;
}
int IntArray::length()
{
return m_length;
}
bool IntArray::get(int index, int& value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
value = m_pointer[index];
}
return ret;
}
bool IntArray::set(int index, int value)
{
bool ret = (0 <= index) && (index < length());
if( ret )
{
m_pointer[index] = value;
}
return ret;
}
IntArray::~IntArray()
{
delete[]m_pointer;
}main.c：
#include <stdio.h>
#include "IntArray.h"
int main()
{
IntArray* a = IntArray::NewInstance(5);
printf("a.length = %d\n", a->length());
a->set(0, 1);
for(int i=0; i<a->length(); i++)
{
int v = 0;
a->get(i, v);
printf("a[%d] = %d\n", i, v);
}
delete a;
return 0;
}輸出結果如下：
工程里面對象往往是巨大的，因此不適合放在?？臻g，而適合放在堆空間里面，所以二階構造模式對于工程開發(fā)非常有用。
四、小結
- 構造函數(shù)只能決定對象的初始化狀態(tài)
- 構造函數(shù)中初始化操作的失敗不影響對象的誕生
- 初始化不完全的半成品對象是 Bug 的重要來源
- 二階構造人為的將初始化過程分為兩部分
- 二階構造能夠確保創(chuàng)建的對象都是完整初始化的
到此這篇關于C++深入探究二階構造模式的原理與使用的文章就介紹到這了,更多相關C++二階構造模式內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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