构造函数与析构函数关键点

1、构造函数能否为虚函数?
构造函数不能为虚函数。
1. 从存储空间角度,虚函数对应一个指向vtable虚函数表的指针,可是这个指向vtable的指针其实是存储在类的对象的内存空间的,属于类的对象的一部分。那么问题出来了,如果构造函数是虚的,就需要通过 vtable来调用,可是在构造一个类的新对象时,对象还没有完全实例化,还没有创建完成,也就是内存空间还没有,怎么找vtable呢?所以构造函数不能是虚函数。
2. 从使用角度,虚函数主要用于在信息不全的情况下,能使重载的函数得到对应的调用。构造函数本身就是要初始化实例,那使用虚函数也没有实际意义呀。所以构造函数没有必要是虚函数。虚函数的作用在于通过父类的指针或者引用来调用它的时候能够变成调用子类的那个成员函数。而构造函数是在创建对象时自动调用的,不可能通过父类的指针或者引用去调用,因此也就规定构造函数不能是虚函数。
3. 构造函数不需要是虚函数,也不允许是虚函数,因为创建一个对象时我们总是要明确指定对象的类型,尽管我们可能通过实验室的基类的指针或引用去访问它但析构却不一定,我们往往通过基类的指针来销毁对象。这时候如果析构函数不是虚函数,就不能正确识别对象类型从而不能正确调用析构函数。
4. 从实现上看,vbtl在构造函数调用后才建立,因而构造函数不可能成为虚函数从实际含义上看,在调用构造函数时还不能确定对象的真实类型(因为子类会调父类的构造函数);而且构造函数的作用是提供初始化,在对象生命期只执行一次,不是对象的动态行为,也没有必要成为虚函数。
5. 当一个构造函数被调用时,它做的首要的事情之一是初始化它的VPTR。因此,它只能知道它是“当前”类的,而完全忽视这个对象后面是否还有继承者。当编译器为这个构造函数产生代码时,它是为这个类的构造函数产生代码——既不是为基类,也不是为它的派生类(因为类不知道谁继承它)。所以它使用的VPTR必须是对于这个类的VTABLE。而且,只要它是最后的构造函数调用,那么在这个对象的生命期内,VPTR将保持被初始化为指向这个VTABLE, 但如果接着还有一个更晚派生的构造函数被调用,这个构造函数又将设置VPTR指向它的 VTABLE,等.直到最后的构造函数结束。VPTR的状态是由被最后调用的构造函数确定的。这就是为什么构造函数调用是从基类到更加派生类顺序的另一个理由。但是,当这一系列构造函数调用正发生时,每个构造函数都已经设置VPTR指向它自己的VTABLE。如果函数调用使用虚机制,它将只产生通过它自己的VTABLE的调用,而不是最后的VTABLE(所有构造函数被调用后才会有最后的VTABLE)。
6.所谓虚函数就是多态情况下只执行一个,而从继承的概念来讲,总是先构造父类对象,然后才能使子类对象,如果构造函数设为虚函数,那么你在构造父类的构造函数时就不得不显式的调用构造,还有一个原因就是为了防错误的发生,试想如果你在子类中一不小心重写了个跟父类构造函数一样的函数,那么你的父类构造函数将被覆盖,也即不能完成父类的构造,就会出错。

2、析构函数能否为虚函数?
析构函数的作用与构造函数正好相反,是在对象的生命期结束时,释放系统为对象所分配的空间,即要撤消一个对象。
用对象指针来调用一个函数,有以下两种情况:
如果是虚函数,会调用派生类中的版本。(在有派生类的情况下)
如果是非虚函数,会调用指针所指类型的实现版本。

析构函数也会遵循以上两种情况,因为析构函数也是函数嘛,不要把它看得太特殊。 当对象离开了作用域或是我们删除对象指针,析构函数就会被调用。
当派生类对象离开了作用域,派生类的析构函数会先调用,然后再调用它父类的析构函数, 这样能保证分配给对象的内存得到正确释放。

但是,如果我们删除一个指向派生类对象的基类指针,而基类析构函数又是非虚的话, 那么就会先调用基类的析构函数(上面第2种情况),派生类的析构函数得不到调用。

3、构造函数能否为private?
构造函数在private区段中会发生什么样的后果?这意味着什么?
当我们在程序中声明一个对象时,编译器为调用构造函数(如果有的话),而这个调用将通常是外部的,也就是说它不属于class对象本身的调用,假如构造函数是私有的,由于在class外部不允许访问私有成员,所以这将导致编译出错。
然而,对于class本身,可以利用它的static公有成员,因为它们独立于class对象之外,不必产生对象也可以使用它们。此时因为构造函数被class私有化,所以我们要创建出对象,就必须能够访问到class的私有域;这一点只有class的成员可以做得到;但在我们建构出其对象之前,怎么能利用它的成员呢?static公有成员,它是独立于class对象而存在的,“我们”可以访问得到。假如在某个static函数中创建了该class的对象,并以引用或者指针的形式将其返回(这里不以对象返回,主要是构造函数是私有的,外部不能创建临时对象),就获得了这个对象的使用权。(设计模式中的单例模式就是利用static变量或者static函数实现)
class Singleton
{
public:
static Singleton* GetInstance()
{
// 创建一个OnlyHeapClass对象并返回其指针
return (new Singleton);
}
void Destroy();
private:
Singleton() { }
~Singleton() {}
};
int main()
{
Singleton*p = Singleton::GetInstance();
… // 使用*p
delete p;
return 0;
}
这个例子使用了私有构造函数,GetInstance()作为Singleton的静态成员函数来在内存中创建对象:由于要跨函数传递并且不能使用值传递方式,所以我们选择在堆上创建对象,这样即使getInstance()退出,对象也不会随之释放,可以手动释放。
构造函数私有化的类的设计保证了其他类不能从这个类派生或者创建类的实例,还有这样的用途:例如,实现这样一个class:它在内存中至多存在一个,或者指定数量个的对象(可以在class的私有域中添加一个static类型的计数器,它的初值置为0,然后在GetInstance()中作些限制:每次调用它时先检查计数器的值是否已经达到对象个数的上限值,如果是则产生错误,否则才new出新的对象,同时将计数器的值增1.最后,为了避免值复制时产生新的对象副本,除了将构造函数置为私有外,复制构造函数也要特别声明并置为私有。
如果将构造函数设计成Protected,也可以实现同样的目的,但是可以被继承。
另外如何保证只能在堆上new一个新的类对象呢?只需把析构函数定义为私有成员。
原因是C++是一个静态绑定的语言。在编译过程中,所有的非虚函数调用都必须分析完成。即使是虚函数,也需检查可访问性。因些,当在栈上生成对象时,对象会自动析构,也就说析构函数必须可以访问。而堆上生成对象,由于析构时机由程序员控制,所以不一定需要析构函数。保证了不能在栈上生成对象后,需要证明能在堆上生成它。这里Singleton与一般对象唯一的区别在于它的析构函数为私有。delete操作会调用析构函数。所以不能编译。那么如何释放它呢?答案也很简单,提供一个成员函数,完成delete操作。在成员函数中,析构函数是可以访问的。当然detele操作也是可以编译通过。
void Singleton::Destroy() {
delete this;
}
构造函数私有化的类的设计可以保证只能用new命令在堆中来生成对象,只能动态的去创建对象,这样可以自由的控制对象的生命周期。但是,这样的类需要提供创建和撤销的公共接口。

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