关于c++:最全面的c中类的构造函数高级使用方法及禁忌

阐明一下，我用的是 gcc7.1.0 编译器，规范库源代码也是这个版本的。

本篇文章解说 c ++ 中，构造函数的高级用法以及非凡应用状况。

1. 拷贝结构和挪动结构区别

对于拷贝结构和挪动结构，还是看一下这段代码：

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        char *m_pData;
        int m_iSize;
    public:
        //without param constructors
        CPtr()
        {
            m_iSize = 1024;
            m_pData = new char[m_iSize];
        }
        ~CPtr()
        {if ( m_pData != nullptr)
            {delete []m_pData;
                m_pData = nullptr;
            }
        }
        //with param constructors
        CPtr(const int p_iSize)
        {
            m_iSize = p_iSize;
            m_pData = new char[p_iSize];
        }
        //copy constructors
        CPtr(const CPtr& ptr)
        {if (ptr.m_pData != nullptr)
            {m_iSize = strlen(ptr.m_pData)+1;
                m_pData = new char[m_iSize];
                strncpy(m_pData, ptr.m_pData, m_iSize-1);
            }
        }
        //move constructors
        CPtr(CPtr&& ptr)
        {
            m_pData = ptr.m_pData;
            m_iSize = ptr.m_iSize;
            ptr.m_pData = nullptr;
            ptr.m_iSize = 0;
        }
        // 赋值构造函数
        CPtr& operator=(const CPtr& ptr)
        {if (ptr.m_pData != nullptr)
            {m_iSize = strlen(ptr.m_pData)+1;
                m_pData = new char[m_iSize];
                strncpy(m_pData, ptr.m_pData, m_iSize-1);
            }
            return *this;
        }    
        // 挪动赋值构造函数
        CPtr& operator=(CPtr&& ptr)
        {
            m_pData = ptr.m_pData;
            m_iSize = ptr.m_iSize;
            ptr.m_pData = nullptr;
            ptr.m_iSize = 0;
            return *this;
        }
        void setData(const char* str)
        {if (  str == nullptr)
            {
                cout << "str is nullptr" << endl;
                return;
            }
            if (m_iSize == 0)
            {
                cout << "the memory is nothing" << endl;
                return;
            }
            int iSize = strlen(str);
            if (iSize < m_iSize)
            {strncpy(m_pData, str, iSize);
            }
            else
            {strncpy(m_pData, str, m_iSize-1);
            }
        }
        void print(const char* object)
        {cout << object << "'s data is" << m_pData << endl;}
};

int main()
{CPtr p1(1024);
    p1.setData("lilei and hanmeimei");
    p1.print("p1");
    CPtr p2(p1);
    p2.print("p2");
    CPtr p3 = p1;
    p3.print("p3");
    CPtr p4(move(p1));
    p4.print("p4");
    CPtr p5 = move(p2);
    p5.print("p5");
    return 0;
}

依据以上代码，咱们能够总结出如下两点：

• 拷贝结构从拷贝类型上讲，是属于深拷贝，它会从新申请一块新的内存，并把另外一个对象的内容齐全复制过去，且不会毁坏另外一个对象的内容；
• 挪动结构从拷贝类型上讲，是属于浅拷贝，依照字面意思，它就是把另外一个对象的内容挪动到以后对象来，至于之前的对象，咱们不确保它还是可用的，挪动结构个别用于对象数据须要保留，而对象则须要抛弃的状况；

2. 构造函数是否能够为虚函数

答案是不能够，看如下代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        char *m_pData;
        int m_iSize;
    public:
        virtual CPtr()
        {
            m_iSize = 1024;
            m_pData = new char[m_iSize];
        }
        ~CPtr()
        {if ( m_pData != nullptr)
            {delete []m_pData;
                m_pData = nullptr;
            }
        }
};

int main()
{return 0;}

编译后报错： 谬误：constructors cannot be declared‘virtual’，可见构造函数是不能申明为 virtual 的，这与虚函数的机制无关，虚函数是寄存在虚表的，而虚表是在构造函数执行实现当前才建设的，构造函数申明为 virtual 就会陷入到是先有鸡还是先有蛋的难堪地步，所以编译器做了限度。

3. 构造函数是否能够抛出异样

答案是能够，看如下代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        char *m_pData;
        int m_iSize;
    public:
        CPtr()
        {
            cout << "call constructors" << endl;
            m_iSize = 1024;
            m_pData = new char[m_iSize];
            if (m_iSize > 0)
            {throw 1024;}
        }
        ~CPtr()
        {
            cout << "call Destructor" << endl;
            if (m_pData != nullptr)
            {delete []m_pData;
                m_pData = nullptr;
            }
        }
};

int main()
{
    try
    {CPtr p1;}
    catch(...)
    {cout << "throw something" << endl;}
    return 0;
}

编译能够通过，阐明构造函数容许抛出异样，然而这里有个隐含的问题，咱们执行一下程序，后果如下：

call constructors
throw something

能够看到没有执行析构函数，那如果构造函数在申请动态内存当前抛出异样，就会呈现内存泄露的问题，那么为什么没有执行析构函数呢，因为构造函数没有执行实现，相当于对象都还没有建设，何谈执行虚构函数呢，咱们应该在构造函数抛出异样前，把所有动态内存先开释掉。

代码改为如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        char *m_pData;
        int m_iSize;
    public:
        CPtr()
        {
            cout << "call constructors" << endl;
            m_iSize = 1024;
            m_pData = new char[m_iSize];
            if (m_iSize > 0)
            {delete []m_pData;
                m_pData = nullptr;
                throw 1024;
            }
        }
        ~CPtr()
        {
            cout << "call Destructor" << endl;
            if (m_pData != nullptr)
            {delete []m_pData;
                m_pData = nullptr;
            }
        }
};

int main()
{
    try
    {CPtr p1;}
    catch(...)
    {cout << "throw something" << endl;}
    return 0;
}

总结：构造函数能够抛出异样，若有动静分配内存，则要在抛异样之前手动开释。

4. c++11 减少的 =default 和 =delete 用法

还是先看一段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        char *m_pData;
        int m_iSize;
    public:
        CPtr()
        {
            cout << "call constructors" << endl;
            m_iSize = 1024;
            m_pData = new char[m_iSize];
        }
        ~CPtr()
        {
            cout << "call Destructor" << endl;
            if (m_pData != nullptr)
            {delete []m_pData;
                m_pData = nullptr;
            }
        }
        CPtr(CPtr &) =delete;
        CPtr(CPtr &&) = default;
};

int main()
{
    CPtr p1;
    CPtr p2(p1);
    CPtr p3(move(p1));
    return 0;
}

编译时报错如下：

test.cpp: 在函数‘int main()’中:
test.cpp:32:12: 谬误：应用了被删除的函数‘CPtr::CPtr(CPtr&)’CPtr p2(p1);

阐明申明为 =delete 当前不再容许调用，去掉 p2 的定义，则编译通过，但此时执行的话，还是会报 double free 的问题，因为 p3 调用一次析构，p1 调用一次析构，就 double free 啦。

实际上，=delete 就相当于以前在 private 外面申明，即申明为 =delete 当前则不再容许调用，而申明为 =default 当前，则通知编译器，你帮我主动生成一下吧，我懒得去实现它了，但联合下面的问题，在存在动态内存的 class 外面应用挪动结构就要小心了，一不小心就会呈现问题哦，具体挪动结构怎么实现能够参考下面第一点中的代码。

5. 继承时构造函数执行程序

代码为先，如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        char *m_pData;
        int m_iSize;
    public:
        CPtr()
        {
            cout << "call base constructors" << endl;
            m_iSize = 1024;
            m_pData = new char[m_iSize];
        }
        ~CPtr()
        {if ( m_pData != nullptr)
            {delete []m_pData;
                m_pData = nullptr;
            }
        }
};

class CSon:public CPtr
{
    public:
        CSon()
        {cout << "call son constructors" << endl;}
};

int main()
{
    CSon son;
    return 0;
}

编译后执行后果如下：

call base constructors
call son constructors

所以对于子类对象而言，是先执行父类构造函数，再执行子类构造函数，那这里再思考一下下面第二点，如果构造函数能够为虚函数，那依据多态规定，父类的构造函数将不会被执行，这也是不成立的。

6. 什么状况下必须应用构造函数初始化列表而不能赋值

有这样一段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        const int m_iSize;
    public:
        CPtr()
        {m_iSize = 2;}
};

int main()
{return 0;}

咱们猜猜看编译这段代码会报错吗，答案是会报错，报错信息如下：

test.cpp: 在构造函数‘CPtr::CPtr()’中:
test.cpp:9:3: 谬误：uninitialized const member in‘const int’[-fpermissive]
   CPtr()
   ^~~~
test.cpp:7:13: 附注：‘const int CPtr::m_iSize’should be initialized
   const int m_iSize;
             ^~~~~~~
test.cpp:11:14: 谬误：向只读成员‘CPtr::m_iSize’赋值
    m_iSize = 2;
              ^

有两个报错，一个是未初始化常量成员，二个是向只读成员赋值。

实际上，咱们这里首先应该思考一下初始化列表和赋值有什么区别，初始化列表其实相当于调用一次构造函数，而赋值呢，是首先调用一次构造函数，而后再调用赋值函数，相当于先申明，而后又定义一次，但咱们首次接触 c ++ 的时候就应该晓得有些类型是必须要申明的时候就有初值的，这里我想到的有以下类型：

• const 申明的变量，必须要有初值；
• reference 援用申明的变量，必须要有初值；
• 没有默认构造函数但存在有参构造函数的类，它必须初始化的时候给一个入参。

以上三种状况都必须应用初始化列表而不能在构造函数中进行赋值。

7. 什么构造函数会在 main 函数之前执行

想当年面试的时候我想破头都想不进去这个问题，因为 main 函数是程序入口嘛，但其实这个问题很简略，依据程序的执行规定，在 main 函数之前，会先解决全局变量和部分动态变量，那就很清晰了，在 main 函数执行以前，全局变量和动态变量的构造函数会先执行。

还是用一段代码来佐证：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        int m_iSize;
    public:
        CPtr()
        {
            cout << "call CPtr constructors" << endl;
            m_iSize = 2;
        }
};

CPtr ptr;
int main()
{
    static CPtr ptr1;
    cout << "exec main()" << endl;
    return 0;
}

执行后，输入如下：

call CPtr constructors
call CPtr constructors
exec main()

所以答案是全局变量和动态变量的构造函数会在 main 函数之前执行。

同理，如果发现程序解体，而调试的时候发现还没开始 main 函数的执行，那么就要检查一下是否有全局变量或者动态变量的构造函数解体了。

8. 怎么避免类对象被拷贝和赋值

避免类对象被拷贝和赋值，换句话说，就是不能调用类的拷贝函数和赋值运算符重载函数，咱们首先能想到的就是把这两个函数申明为 private 的，或者公有继承一个基类，而到了 c ++11，又多了一种方法，就是把构造函数加 =delete，这里就不给代码了，具体的能够参考下面第 4 点。

9. 是否能够在构造函数中调用虚函数

答案是能够，首先看这段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    private:
        int m_iSize;
    public:
        CPtr()
        {
            cout << "call CPtr constructors" << endl;
            m_iSize = 2;
            print();}
        virtual void print()
        {cout << "call virtual function" << endl;}
};

int main()
{
    CPtr ptr1;
    return 0;
}

编译执行后果如下：

call CPtr constructors
call virtual function

对于这个类自身而言，其实是否虚函数没有区别，上面看看如果是继承，子类构造函数中调用虚函数会产生什么：

#include <iostream>
using namespace std;

class CPtr
{
    public:
        CPtr()
        {cout << "call CPtr constructors" << endl;}
        virtual void print()
        {cout << "call virtual function" << endl;}
};

class CSon:public CPtr
{
    public:
        CSon()
        {
            cout << "call CSon constructors" << endl; 
            print();}
        virtual void print()
        {cout << "call son virtual function" << endl;}
};

int main()
{
    CPtr* son = new CSon;
    delete son;
    return 0;
}

编译执行后后果如下：

call CPtr constructors
call CSon constructors
call son virtual function

再把子类的 print 函数正文掉，再次执行，后果如下：

call CPtr constructors
call CSon constructors
call virtual function

也就是说，对于子类而言，在构造函数中调用虚函数也是调用的它本身的函数，而当子类没有实现的时候才调用父类的虚函数，这一幕是不是很相熟，实际上就是产生了多态的成果，通过 gdb 跟踪 CSon 的构造函数，输入以后对象的数据，如下：

(gdb) p *this
$2 = (CSon) {<CPtr> = {_vptr.CPtr = 0x400dd0 <vtable for CSon+16>}, <No data fields>}

实际上构造函数执行的同时虚表曾经建设了，那虚表既然建设了，必然就会产生多态呀。

综上，不论是基类还是继承类，他们的构造函数中都能够间接调用虚函数。