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构造函数和析构函数的一些问题

2014年01月13日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3606字 ⁄ 字号 评论关闭
1、构造函数和析构函数为什么没有返回值?
构造函数和析构函数是两个非常特殊的函数:它们没有返回值.这与返回值为void的函数显然不同.后者虽然也不返回任何值,但还可以让它做点别的事情,而构造函数和析构函数则不允许.在程序中创建和消除一个对象的行为非常特殊,就像出生和死亡,而且总是由编译器来调用这些函数以确保它们被执行.如果它们有返回值,要么编译器必须知道如何处理返回值,要么就只能由客户程序员自己来显式的调用构造函数与析构函数,这样一来,安全性就被人破坏了。另外,析构函数不带任何参数,因为析构不需任何选项.
如果允许构造函数有返回值,在某此情况下,会引起歧义。如下两个例子
class C
{
   public:
     C(): x_(0) {    }
     C(int i): x_(i) {   }

   private:
       int x_;
};
如果C的构造函数可以有返回值,比如int:
    int C():x_(0) { return 1; } //1表示构造成功,0表示失败
那么下列代码会发生什么事呢?
    C c=C(); //此时c.x_==1!!!
很明显,C()调用了C的无参数构造函数。该构造函数返回int值1。恰好C有一个但参数构造函数C(int i)。于是,混乱来了。按照C++的规定,C c=C();是用默认构造函数创建一个临时对象,并用这个临时对象初始化c。此时,c.x_的值应该是0。但是,如果C::C()有返回值,并且返回了1(为了表示成功),则C++会用1去初始化c,即调用但参数构造函数C::C(int i)。得到的c.x_便会是1。于是,语义产生了歧义。使得C++原本已经非常复杂的语法,进一步混乱不堪。
构造函数的调用之所以不设返回值,是因为构造函数的特殊性决定的。从基本语义角度来讲,构造函数返回的应当是所构造的对象。否则,我们将无法使用临时对象:
void f(int a) {...}      //(1)
void f(const C& a) {...}  //(2)
f(C()); //(3),究竟调用谁?
对于(3),我们希望调用的是(2),但如果C::C()有int类型的返回值,那么究竟是调(1)好呢,还是调用(2)好呢。于是,我们的重载体系,乃至整个的语法体系都会崩溃。
这里的核心是表达式的类型。目前,表达式C()的类型是类C。但如果C::C()有返回类型R,那么表达式C()的类型应当是R,而不是C,于是便会引发上述的类型问题。
2、显式调用构造函数和析构函数 
#include <iostream>
using namespace std;
class MyClass
{
  public:    
  MyClass()    
  {        
       cout << "Constructors" << endl;    
  }    
  
  ~MyClass()    
  { 
       cout << "Destructors" << endl;
  }
};

int main()
{
   MyClass* pMyClass =  new MyClass;
   pMyClass->~MyClass();
   delete pMyClass;
   return 0;
}

结果:

Constructors
Destructors        //这个是显示调用的析构函数
Destructors        //这个是delete调用的析构函数
这有什么用?有时候,在对象的生命周期结束前,想先结束这个对象的时候就会派上用场了。
由此想到的: 
new的时候,其实做了两件事,一是:调用malloc分配所需内存,二是:调用构造函数。
delete的时候,也是做了两件事,一是:调用析造函数,二是:调用free释放内存。
所以推测构造函数也是可以显式调用的。做了个实现:
int main()
{
    MyClass* pMyClass = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass));
    pMyClass->MyClass();
    // …
}
编译pMyClass->MyClass()出错:
error C2273: 'function-style cast' : illegal as right side of '->'operator
天啊,它以为MyClass是这个类型。
解决办法有两个:
第一:pMyClass->MyClass::MyClass();
第二:new(pMyClass)MyClass();
第二种用法涉及C++ placement new 的用法 。
placement new的作用就是:创建对象(调用该类的构造函数)但是不分配内存,而是在已有的内存块上面创建对象。用于需要反复创建并删除的对象上,可以降低分配释放内存的性能消耗。请查阅placement new相关资料。
显示调用构造函数有什么用? 
有时候,你可能由于效率考虑要用到malloc去给类对象分配内存,因为malloc是不调用构造函数的,所以这个时候会派上用场了。
另外下面也是可以的,虽然内置类型没有构造函数。
int* i = (int*)malloc(sizeof(int));
new (i) int();
3、拷贝构造函数为什么不能用值传递 
当你尝试着把拷贝构造函数写成值传递的时候,会发现编译都通不过,错误信息如下:
error: invalid constructor; you probably meant 'S (const S&)' (大致意思是:无效的构造函数,你应该写成。。。)
当编译错误的时候你就开始纠结了,为什么拷贝构造函数一定要使用引用传递呢,我上网查找了许多资料,大家的意思基本上都是说如果用值传递的话可能会产生死循环。编译器可能基于这样的原因不允许出现值传递的拷贝构造函数,也有可能是C++标准是这样规定的。
如果真是产生死循环这个原因的话,应该是这样子的:
#include<iostream>
using namespace std;
class S
{
  int a;
  public:
  S(int x):a(x){}
  S(const S st){this->a=st.a;}  //拷贝构造函数
};

int main()
{
    S s1(2);
    S s2(s1);

    return 0;
}

当给s2初始化的时候调用了s2的拷贝构造函数,由于是值传递,系统会给形参st重新申请一段空间,然后调用自身的拷贝构造函数把s1的数据成员的值传给st。当调用自身的拷贝构造函数的时候又因为是值传递,所以。。。也就是说,只要调用拷贝构造函数,就会重新申请一段空间,只要重新申请一段空间,就会调用拷贝构造函数,这样一直下去就形成了一个死循环。所以拷贝构造函数一定不能是值传递。

4、构造函数/析构函数抛出异常的问题

构造函数抛出异常:
    1.不建议在构造函数中抛出异常;
    2.构造函数抛出异常时,析构函数将不会被执行;
C++仅仅能删除被完全构造的对象(fully contructed objects), 只有一个对象的构造函数完全运行完毕,这个对象才能被完全地构造。对象中的每个数据成员应该清理自己,如果构造函数抛出异常,对象的析构函数将不会运行。如果你的对象需要撤销一些已经做了的动作(如分配了内存,打开了一个文件,或者锁定了某个信号量),这些需要被撤销的动作必须被对象内部的一个数据成员记住处理。

析构函数抛出异常:
在有两种情况下会调用析构函数。第一种是在正常情况下删除一个对象,例如对象超出了作用域或被显式地delete。第二种是异常传递的堆栈辗转开解(stack-unwinding)过程中,由异常处理系统删除一个对象。
在上述两种情况下,调用析构函数时异常可能处于激活状态也可能没有处于激活状态。遗憾的是没有办法在析构函数内部区分出这两种情况。因此在写析构函数时你必须保守地假设有异常被激活,因为如果在一个异常被激活的同时,析构函数也抛出异常,并导致程序控制权转移到析构函数外,C++将调用terminate函数。这个函数的作用正如其名字所表示的:它终止你程序的运行,而且是立即终止,甚至连局部对象都没有被释放。
概括如下:
    1.析构函数不应该抛出异常;
    2.当析构函数中会有一些可能发生异常时,那么就必须要把这种可能发生的异常完全封装在析构函数内部,决不能让它抛出函数之外;
    3.当处理另一个异常过程中,不要从析构函数抛出异常;

在构造函数和析构函数中防止资源泄漏的好方法就是使用smart point(智能指针),C++ STL提供了类模板auto_ptr,用auto_ptr对象代替原始指针,你将不再为堆对象不能被删除而担心,即使在抛出异常时,对象也能被及时删除。因为auto_ptr的析构函数使用的是单对象形式的delete,所以auto_ptr不能用于指向对象数组的指针。当复制 auto_ptr 对象或者将它的值赋给其他 auto_ptr 对象的时候,将基础对象的所有权从原来的 auto_ptr 对象转给副本,原来的 auto_ptr
对象重置为未绑定状态。因此,不能将 auto_ptrs 存储在标准库容器类型中。如果要将智能指针作为STL容器的元素,可以使用Boost库里的shared_ptr。

 

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