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 constructorsthrow 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 constructorscall 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 constructorscall CPtr constructorsexec 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 constructorscall 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 constructorscall CSon constructorscall son virtual function
再把子类的print函数正文掉,再次执行,后果如下:
call CPtr constructorscall CSon constructorscall 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。