C++踩坑實(shí)戰(zhàn)之構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)
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 類型的數(shù)據(jù)賦值給類類型并沒(méi)有出錯(cuò),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?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)類型到類類型的轉(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(guò)調(diào)用一個(gè)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(shuō),基類對(duì)象在程序進(jìn)入派生類構(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參數(shù),不傳遞的話,調(diào)用基類的默認(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)建基類對(duì)象
- 派生類通過(guò)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(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(guò)需要共有或保護(hù)方法來(lái)訪問(wèn)。但是但是但是,派生類和基類的析構(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)引用類型或指針類型選擇執(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蟮念愋瓦x擇執(zhí)行的方法
在繼承中,對(duì)象的銷毀順序和創(chuàng)建相反。創(chuàng)建時(shí)先創(chuàng)建基類,而后創(chuàng)建子類;銷毀時(shí),先調(diào)用子類的析構(gòu)函數(shù),而后自動(dòng)調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。因此,對(duì)于基類而言,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。可以嘗試刪除下述代碼的 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)分類里面 new 且 返回的東西要在哪刪除合適
- 可以讓類來(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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