C++踩坑实战之构造和析构函数 C++踩坑实战之构造和析构函数

前言
构造函数
通过构造函数实现的类型转换
派生类的构造函数
析构函数
继承中的析构函数
应用
总结

前言我是练习时长一年的 C++ 个人练习生，喜欢野指针、模板报错和未定义行为（undefined behavior）。之前在写设计模式的『工厂模式』时，一脚踩到了构造、继承和 new 组合起来的坑，现在也有时间来整理一下了。

构造函数
众所周知：在创建对象时，防止有些成员没有被初始化导致不必要的错误，在创建对象的时候自动调用构造函数（无声明类型），完成成员的初始化。即：

Class c // 隐式，默认构造函数Class c = Class() // 显示，默认构造函数Class c = Class("name") // 显示，非默认构造函数 Class* c = new Class // 隐式，默认构造函数

构造函数执行前，对象不存在
构造函数创建对象后，对象不能调用构造函数
类中如果不定义构造函数，编译器提供有默认的构造函数，无参数，也不执行任何额外的语句
如果提供非默认构造函数，没有默认构造函数将会出错。所以要定义一个不接受任何参数的构造函数，并为成员定义合理的值
一般而言，默认的构造函数是用来对所有类成员做隐式初始化的
自己定义的构造函数一般用使用列表初始化来初始化参数
通过构造函数对成员赋值，要优于通过函数为成员赋值

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 (){// 隐式，成员有默认值Stone s1; s1.showInfo(); // 显式，通过列表初始化，为成员赋值Stone s2 = Stone(12, 3.3); s2.showInfo(); return 0; }

通过构造函数实现的类型转换
观察以下的代码，我们发现 Stone s2; s2 = 3.3; 这样将一个 double 类型的数据赋值给类类型并没有出错，这是隐式类型转换，从参数类型到类类型。

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; }; // 都关闭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; }

这是因为：接受一个参数的构造函数允许使用赋值语法来为对象赋值。s2=3.3 会创建 Stock(double) 临时对象，临时对象初始化后，逐成员赋值的方式复制到对象中，在几个构造函数中加入了 cout << this 的语句，由对象的地址不同，可以判断该赋值语句额外生成了临时对象。
为了防止隐式转换带来的危险，可以使用关键字 explicit 关闭这一特性，这样就得显式完成参数类型到类类型的转换：s = Stock(1.3)；不过，得保证没有二义性。

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; }; // 都关闭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; }

上述代码中，如果 Stone(int w) 没有被关闭，那么 s2=3.3 将调用这一构造函数。所以构造函数建议都加上 explicit 声明。

派生类的构造函数
派生类要注意的是：派生类被构造之前，通过调用一个基类的构造函数，创建基类完成基类数据成员的初始化；也就是说，基类对象在程序进入派生类构造函数之前被创建。那么，可以通过初始化列表传递给基类参数，不传递的话，调用基类的默认的构造函数，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 defaultGem g2 = Gem(1300, 1, 2.3); // call custom // g.setWeight(130); g2.show(); return 0; }

首先创建基类对象
派生类通过初始化列表（只能用在构造函数）将基类信息传递给基类的构造函数
派生类构造函数可以为派生类初始化新的成员

析构函数
对象过期时，程序会调用对象的析构函数完成一些清理工作，如释放变量开辟的空间等。如构造函数使用了 new 来申请空间，析构就需要 delete 来释放空间。如果没有特别声明析构函数，编译器会为类提供默认的析构函数，在对象作用域到期、被删除时自动被调用。
如 stock1 = Stock()，这种就申请了一个临时变量，变量消失时会调用析构函数。此外，这种局部变量放在栈区，先入后出，也就是，最后被申请的变量最先被释放。

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; }

继承中的析构函数
继承类比较容易理解，毕竟都学过面向对象。公有继承的时候，基类的公有成员也是派生类的共有成员；私有成员也是派生类的一部分，不过需要共有或保护方法来访问。但是但是但是，派生类和基类的析构函数之间，也是一个坑。在继承中：

如果一个方法不是虚方法，那么将根据引用类型或指针类型选择执行的方法
如果一个方法是虚方法，将根据指针或引用指向对象的类型选择执行的方法

在继承中，对象的销毁顺序和创建相反。创建时先创建基类，而后创建子类；销毁时，先调用子类的析构函数，而后自动调用基类的析构函数。因此，对于基类而言，建议将析构函数写成虚方法。如果析构不是虚方法，对于以下情况，只有基类的析构被调用；如果析构是虚方法，子类、基类的析构方法都被调用。可以尝试删除下述代码的 virtual 来观察结果：

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; }

应用
大概常见的坑在上面都记录好了，来看一段我写的危险的程序（我大概抽象了一下），覆盖了：野指针和为定义行为：

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; }