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二、Constructors,Destructors and Assignment Operators
Rule 09:Never call virtual functions during construction or destruction
规则09:绝不在构造和析构过程中调用virtual函数
★不在构造函数和析构函数期间调用virtual函数★
尤其是对于JAVA和C#的程序员,因为这是C++与它们不同的一个地方。
1.依旧一个例子来开头
这是一个类的继承体系,用来塑模股市的交易,如买进、卖出的订单等。
<span style="font-family:Comic Sans MS;">class Transaction {<span style="white-space:pre"> </span>// 这是所有交易所需继承的基类 public: Transaction( ); virtual void logTransaction() const = 0;<span style="white-space:pre"> </span>// 要做一份因类型不同而不同的记录(pure virtual 所以这个类是抽象类哟) ... }; Transaction::Transaction()<span style="white-space:pre"> </span>// 基类的构造函数的实现 { ... logTransaction();<span style="white-space:pre"> </span>// 在构造函数中的最后,调用了logTransaction函数 } class BuyTransaction : public Transaction {<span style="white-space:pre"> </span>// 派生类之一 public: virtual void logTransaction() const;<span style="white-space:pre"> </span>// 记录此类型的交易 ... }; class SellTransaction : public Transaction {<span style="white-space:pre"> </span>// 派生类之二 public: virtual void logTransaction() const;<span style="white-space:pre"> </span>// 记录此类型交易 ... };</span>
Ok,例子叙述完毕,现在,我们执行下面这段代码,会发生什么呢?
BuyTransaction b;
编译器会这样工作:
→ 调用BuyTransaction类的基类(Transaction)的构造函数
→ 在执行到最后 logTransaction时,会记录 Transaction类型的交易
有错误了吧?
因为,在Transaction构造函数被调用时,logTransaction是Transaction的版本,并非BuyTransaction版本,这个版本的东西还都没有构造出来。
简单的来说,在基类构造函数调用期间,virtual函数并非是virtual函数。
2.为什么会酱紫?
先说直接原因
基类的构造函数的执行 更早于 派生类的构造函数的执行。所以在基类构造函数执行的时候,派生类的东西还没有被初始化。
好吧,我们先假设,我们让构造函数中的virtual函数按它想象的做法来,它是属于派生类的东西,但是如果这个virtual函数中用到了派生类的成员函数,这.....它们还没有被初始化呢!!
这将会导致很多不可预知的错误,所以C++ 会将这扇门关上,所以,找别的道吧。
然后就是更为根本的原因
在 derived class 对象的 base class构造期间的对象类型是 base class 而不是 derived class,不仅仅virtual函数的东西会被编译器指向 base class,如果使用其他信息,它也会是base class的东西。
在简单化一些:对象在derived class构造函数开始执行前不会成为一个 derived class 对象。
☆oh 对了,还有 析构函数 也是同构造函数一样的,当derived class 析构函数执行后,对象内的derived class内容就呈现未定义值的状态,进入 base class 析构函数后,对象就是base class对象了。☆
3.关于检测那些事
在上面的例子中,构造函数中,直接调用一个virtual函数,这很明显的错误(起码,看了这篇应该能看出来),在某些编译器中是可以被检测出来的(以警告的形式)
但是侦测这种事,并非这么简单,如果Transaction有多个构造函数,那么就容易把它们调用的相同东西做到一个函数里(避免了代码的重复),让它的各个构造函数调用这个函数,万一这个函数中有 调用 virtual函数,这肯定也是错的,但是检测起来就没那么容易了。就比如下面这种情况:
<span style="font-family:Comic Sans MS;">class Transaction { public: Transaction( ) { init(); }<span style="white-space:pre"> </span>// 构造函数中,调用的是non-virtual virtual void logTransaction() const = 0; .... private: void init()<span style="white-space:pre"> </span>// 但是在这里调用了virtual { ... logTransaction(); } };</span>
但是在这个例子中,如果这样做,执行系统会终止程序,因为这里logTransaction是 pure virtual 。如果logTransaction单单只是 virtual 函数,就会被编译器调用,这时,就很糟糕了。
对于这个问题,唯一的解决方法,就是确保你的构造函数和析构函数都没有调用virtual函数,包括它们调用的所有函数内也不能调用virtual函数。
4.调用适当版本的logTransaction
首先要明确,调用 virtual 的 logTransaction是错误的。
所以用下面的方案来实现它:
在 Transaction类内将 logTransaction函数改为 non-virtual,然后要求 派生类 构造函数传递 必要信息给 基类(Transaction)构造函数,这样那个构造函数就可以安全地调用 non-virtual logTransaction,像这样:
<span style="font-family:Comic Sans MS;">class Transaction { public: explicit Transaction( const std::string& logInfo); void logTransaction( const std::string& logInfo) const;<span style="white-space:pre"> </span>// 现在它是个non-virtual函数 ... }; Transaction::Transaction( const std::string& logInfo ) { ... logTransaction(logInfo);<span style="white-space:pre"> </span>// 现在调用的是non-virtual函数 } class BuyTransaction : public Transaction { public: BuyTransaction( parameters ) : Transaction( createLogString( parameters ) )<span style="white-space:pre"> </span>// 将 log 信息传给 基类 构造函数 { ... } ... private: static std::string createLogString( parameters ); };</span>
因为你无法使用 virtual 函数 从 base class 向下调用,在构造期间,可以用将必要信息传给基类构造函数加以弥补。
在这个例子中, 注意BuyTransaction 内的private static 函数 createLogString的运用。比起成员初值列内给予基类所需数据,利用辅助函数创建一个值传递给积累构造函数往往比较方便,而且令次函数为 static 也就不可能意外指向“初期未成熟的BuyTransaction对象内尚未初始化的成员变量”。
5.请记住
★ 在构造和析构期间不要调用virtual函数,因为这类调用从不下降至 derived class( 比起当前执行构造函数和析构函数的那层)。
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