C++踩坑實(shí)戰(zhàn)之構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)

更新時(shí)間：2021年07月26日 11:54:33 作者：Just for Life.

不論是構(gòu)造函數(shù),還是析構(gòu)函數(shù),都是C++、C#語(yǔ)言相對(duì)于其他語(yǔ)言而言特殊的地方,它是為了方便類(lèi)中對(duì)象的初始化,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++踩坑實(shí)戰(zhàn)之構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

前言

我是練習(xí)時(shí)長(zhǎng)一年的 C++ 個(gè)人練習(xí)生，喜歡野指針、模板報(bào)錯(cuò)和未定義行為（undefined behavior）。之前在寫(xiě)設(shè)計(jì)模式的『工廠模式』時(shí)，一腳踩到了構(gòu)造、繼承和 new 組合起來(lái)的坑，現(xiàn)在也有時(shí)間來(lái)整理一下了。

構(gòu)造函數(shù)

眾所周知：在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，防止有些成員沒(méi)有被初始化導(dǎo)致不必要的錯(cuò)誤，在創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候自動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)（無(wú)聲明類(lèi)型），完成成員的初始化。即：

Class c // 隱式，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
Class c = Class() // 顯示，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
Class c = Class("name") // 顯示，非默認(rèn)構(gòu)造函數(shù) 
Class* c = new Class // 隱式，默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行前，對(duì)象不存在
構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對(duì)象后，對(duì)象不能調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
類(lèi)中如果不定義構(gòu)造函數(shù)，編譯器提供有默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)，無(wú)參數(shù)，也不執(zhí)行任何額外的語(yǔ)句
如果提供非默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，沒(méi)有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)將會(huì)出錯(cuò)。所以要定義一個(gè)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(rèn)的構(gòu)造函數(shù)是用來(lái)對(duì)所有類(lèi)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(lái)初始化參數(shù)
通過(guò)構(gòu)造函數(shù)對(duì)成員賦值，要優(yōu)于通過(guò)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(rèn)值
    Stone s1;
    s1.showInfo();
    // 顯式，通過(guò)列表初始化，為成員賦值
    Stone s2 = Stone(12, 3.3);
    s2.showInfo();
    return 0;
}

通過(guò)構(gòu)造函數(shù)實(shí)現(xiàn)的類(lèi)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(gè) double 類(lèi)型的數(shù)據(jù)賦值給類(lèi)類(lèi)型并沒(méi)有出錯(cuò)，這是隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換，從參數(shù)類(lèi)型到類(lèi)類(lèi)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?yàn)椋航邮芤粋€(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)允許使用賦值語(yǔ)法來(lái)為對(duì)象賦值。s2=3.3 會(huì)創(chuàng)建 Stock(double) 臨時(shí)對(duì)象，臨時(shí)對(duì)象初始化后，逐成員賦值的方式復(fù)制到對(duì)象中，在幾個(gè)構(gòu)造函數(shù)中加入了 cout << this 的語(yǔ)句，由對(duì)象的地址不同，可以判斷該賦值語(yǔ)句額外生成了臨時(shí)對(duì)象。

為了防止隱式轉(zhuǎn)換帶來(lái)的危險(xiǎn)，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(lèi)型到類(lèi)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換：s = Stock(1.3)；不過(guò)，得保證沒(méi)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(méi)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(lèi)的構(gòu)造函數(shù)

派生類(lèi)要注意的是：派生類(lèi)被構(gòu)造之前，通過(guò)調(diào)用一個(gè)基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建基類(lèi)完成基類(lèi)數(shù)據(jù)成員的初始化；也就是說(shuō)，基類(lèi)對(duì)象在程序進(jìn)入派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)之前被創(chuàng)建。那么，可以通過(guò)初始化列表傳遞給基類(lèi)參數(shù)，不傳遞的話，調(diào)用基類(lèi)的默認(rèn)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(lèi)對(duì)象
派生類(lèi)通過(guò)初始化列表（只能用在構(gòu)造函數(shù)）將基類(lèi)信息傳遞給基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)
派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)可以為派生類(lèi)初始化新的成員

析構(gòu)函數(shù)

對(duì)象過(guò)期時(shí)，程序會(huì)調(diào)用對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)完成一些清理工作，如釋放變量開(kāi)辟的空間等。如構(gòu)造函數(shù)使用了 new 來(lái)申請(qǐng)空間，析構(gòu)就需要 delete 來(lái)釋放空間。如果沒(méi)有特別聲明析構(gòu)函數(shù)，編譯器會(huì)為類(lèi)提供默認(rèn)的析構(gòu)函數(shù)，在對(duì)象作用域到期、被刪除時(shí)自動(dòng)被調(diào)用。

如 stock1 = Stock()，這種就申請(qǐng)了一個(gè)臨時(shí)變量，變量消失時(shí)會(huì)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(qǐng)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(lèi)比較容易理解，畢竟都學(xué)過(guò)面向?qū)ο?。公有繼承的時(shí)候，基類(lèi)的公有成員也是派生類(lèi)的共有成員；私有成員也是派生類(lèi)的一部分，不過(guò)需要共有或保護(hù)方法來(lái)訪問(wèn)。但是但是但是，派生類(lèi)和基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)之間，也是一個(gè)坑。在繼承中：

如果一個(gè)方法不是虛方法，那么將根據(jù)引用類(lèi)型或指針類(lèi)型選擇執(zhí)行的方法
如果一個(gè)方法是虛方法，將根據(jù)指針或引用指向?qū)ο蟮念?lèi)型選擇執(zhí)行的方法

在繼承中，對(duì)象的銷(xiāo)毀順序和創(chuàng)建相反。創(chuàng)建時(shí)先創(chuàng)建基類(lèi)，而后創(chuàng)建子類(lèi)；銷(xiāo)毀時(shí)，先調(diào)用子類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)，而后自動(dòng)調(diào)用基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)。因此，對(duì)于基類(lèi)而言，建議將析構(gòu)函數(shù)寫(xiě)成虛方法。如果析構(gòu)不是虛方法，對(duì)于以下情況，只有基類(lèi)的析構(gòu)被調(diào)用；如果析構(gòu)是虛方法，子類(lèi)、基類(lèi)的析構(gòu)方法都被調(diào)用?？梢試L試刪除下述代碼的 virtual 來(lái)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(jiàn)的坑在上面都記錄好了，來(lái)看一段我寫(xiě)的危險(xiǎn)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(huì) new 一次，但只 delete 了一次。
如果沒(méi)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(méi)必要的。這樣會(huì) double free，也是未定義行為
上述代碼沒(méi)有區(qū)分類(lèi)里面 new 且返回的東西要在哪刪除合適
可以讓類(lèi)來(lái)管理這一個(gè) new，修改一下 create 的實(shí)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(shí)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(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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