C++深入探究二階構(gòu)造模式的原理與使用
一、構(gòu)造函數(shù)的回顧
關(guān)于構(gòu)造函數(shù)
- 類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)用于對(duì)象的初始化
- 構(gòu)造函數(shù)與類(lèi)同名并且沒(méi)有返回值
- 構(gòu)造函數(shù)在對(duì)象定義時(shí)自動(dòng)被調(diào)用
問(wèn)題
- 如何判斷構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果?
- 在構(gòu)造函數(shù)中執(zhí)行 return 語(yǔ)句會(huì)發(fā)生什么?
- 構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行結(jié)束是否意味著對(duì)象構(gòu)造成功?
下面看一個(gè)異常的構(gòu)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(yùn)行結(jié)果如下,可以看到,沒(méi)有輸出,遇到 return 構(gòu)造函數(shù)就結(jié)束了:
構(gòu)造函數(shù)
- 只提供自動(dòng)初始化成員變量的機(jī)會(huì)
- 不能保證初始化邏輯一定成功
- 執(zhí)行 return 語(yǔ)句后構(gòu)造函數(shù)立即結(jié)束
結(jié)論:構(gòu)造函數(shù)能決定的只是對(duì)象的初始狀態(tài),而不是對(duì)象的誕生!!
二、半成品對(duì)象
半成品對(duì)象的概念
- 初始化操作不能按照預(yù)期完成而得到的對(duì)象
- 半成品對(duì)象是合法的 C++ 對(duì)象,也是 Bug 的重要來(lái)源
下面來(lái)看一個(gè)半成品對(duì)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(); }; #endif
IntArray.c:
(注意:m_pointer = 0; //假設(shè) m_pointer 為空指針,用來(lái)模擬申請(qǐng)內(nèi)存失敗的情況)
#include "IntArray.h" IntArray::IntArray(int len) { m_pointer = 0; //假設(shè) m_pointer 為空指針,用來(lái)模擬申請(qǐng)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(jié)果如下:
產(chǎn)生段錯(cuò)誤是因?yàn)榍懊媪頼_pointer = 0; 模擬內(nèi)存申請(qǐng)不成功。但是在實(shí)際工程中,不是每次申請(qǐng)內(nèi)存都不成功,所以很難重現(xiàn),堪稱(chēng)最難調(diào)試的 bug。
三、二階構(gòu)造
工程開(kāi)發(fā)中的構(gòu)造過(guò)程可分為
- 資源無(wú)關(guān)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(qǐng),訪問(wèn)文件
二階構(gòu)造示例一
二階構(gòu)造示例二
下面初探一下二階構(gòu)造函數(shù):
#include <stdio.h> class TwoPhaseCons { private: TwoPhaseCons() // 第一階段構(gòu)造函數(shù) { } bool construct() // 第二階段構(gòu)造函數(shù) { return true; } public: static TwoPhaseCons* NewInstance(); // 對(duì)象創(chuàng)建函數(shù) }; TwoPhaseCons* TwoPhaseCons::NewInstance() { TwoPhaseCons* ret = new TwoPhaseCons(); // 若第二階段構(gòu)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(yùn)行結(jié)果如下,指針的值被打印出來(lái),意味著可以得到一個(gè)合法可用的對(duì)象,這個(gè)對(duì)象位于堆空間上:
如果我們就不想用二階構(gòu)造,自己申請(qǐng)堆空間,如下:
TwoPhaseCons* obj = new NewInstance();
就會(huì)報(bào)錯(cuò),因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)是私有的:
如果第二階段的構(gòu)造不成功:
bool construct() // 第二階段構(gòu)造函數(shù) { return false; }
輸出結(jié)果如下,打印結(jié)果為空:
所以二階構(gòu)造的意義就是要么得到一個(gè)合法可用的對(duì)象,要么返回空。二階構(gòu)造用于杜絕半成品對(duì)象。
所以前面寫(xiě)的可能產(chǎn)生半成品對(duì)象的代碼可以寫(xiě)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(); }; #endif
IntArray.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(jié)果如下:
工程里面對(duì)象往往是巨大的,因此不適合放在棧空間,而適合放在堆空間里面,所以二階構(gòu)造模式對(duì)于工程開(kāi)發(fā)非常有用。
四、小結(jié)
- 構(gòu)造函數(shù)只能決定對(duì)象的初始化狀態(tài)
- 構(gòu)造函數(shù)中初始化操作的失敗不影響對(duì)象的誕生
- 初始化不完全的半成品對(duì)象是 Bug 的重要來(lái)源
- 二階構(gòu)造人為的將初始化過(guò)程分為兩部分
- 二階構(gòu)造能夠確保創(chuàng)建的對(duì)象都是完整初始化的
到此這篇關(guān)于C++深入探究二階構(gòu)造模式的原理與使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++二階構(gòu)造模式內(nèi)容請(qǐng)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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