C++的构造函数和析构函数

[来源] 达内    [编辑] 达内   [时间]2012-09-08

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。

1、构造函数和析构函数为什么没有返回值?

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 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voi d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。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">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

< div style="margin: 5px 0px; padding: 5px; background-color: rgb(245, 245, 245); font-family: 'Courier New'; font-size: 12px; border: 1px solid rgb(204, 204, 204); overflow: auto; color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; " class="cnblogs_code">
class
 C { public
:     C(): x(0
) {    }     C(int
 i): x(i) {   }  private
:     int
 x; };
< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 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!!!
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。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 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。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">2、显式调用构造函数和析构函数

< div style="margin: 5px 0px; padding: 5px; background-color: rgb(245, 245, 245); font-family: 'Courier New'; font-size: 12px; border: 1px solid rgb(204, 204, 204); overflow: auto; color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; " class="cnblogs_code">
#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; }
< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">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

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 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。直接调用析构函数并不释放对象所在的内存。
由此想到的: 
new的时候,其实做了三件事,一是:调用::operator new分配所需内存。二是:调用构造函数。三是:返回指向新分配并构造的对象的指针。
delete的时候,做了两件事,一是:调用析构函数,二是:调用::operator delete释放内存。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 所以推测构造函数也是可以显式调用的。做个实验:
int main()
{
    MyClass* pMyClass = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass));
    pMyClass->MyClass();
    // …
}

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">编译pMyClass->MyClass()出错:
error C2273: 'function-style cast' : illegal as right side of '->'operator
它以为MyClass是这个类型。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">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。参考:http://www.cnblogs.com/luxiaoxun/archive/2012/08/10/2631812.html

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">显示调用构造函数有什么用?

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 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();

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 3、拷贝(复制)构造函数为什么不能用值传递

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 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。。。)
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。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">如果真是产生死循环这个原因的话,应该是这样子的:

< div style="margin: 5px 0px; padding: 5px; background-color: rgb(245, 245, 245); font-family: 'Courier New'; font-size: 12px; border: 1px solid rgb(204, 204, 204); overflow: auto; color: rgb(0, 0, 0); font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; " class="cnblogs_code">
class
 S { public
:     S(int
 x):a(x){ }     S(const
 S st) //拷贝构造函数

    {         a = st.a;     } 
private:     
int a; };  
int main() {     S s1(
2);     S s2(s1);     
return 0
; }
< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 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。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">4、构造函数/析构函数抛出异常的问题

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">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。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">析构函数抛出异常:
& nbsp;   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。
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 ,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;

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); ">     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,而不是delete [],所以au to_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。

< p style="margin: 5px auto; padding: 0px; text-indent: 0px; line-height: 19px; color: rgb(0, 0, 0); font-size: 13px; font-family: verdana, 'ms song', 宋体, Arial, 微软雅黑, Helvetica, sans-serif; font-style: normal; font-variant: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: left; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 242); "> 

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