C++解析(25):关于动态内存分配、虚函数和继承中强制类型转换的疑问

0.目录

1.动态内存分配

  • 1.1 new和malloc的区别
  • 1.2 delete和free的区别

2.虚函数

  • 2.1 构造函数与析构函数是否可以成为虚函数?
  • 2.2 构造函数与析构函数是否可以发生多态?

3.继承中的强制类型转换

4.小结

1.动态内存分配

1.1 new和malloc的区别

new关键字与malloc函数的区别:

  • new关键字是C++的一部分
  • malloc是由C库提供的函数
  • new以具体类型为单位进行内存分配
  • malloc以字节为单位进行内存分配
  • new在申请内存空间时可进行初始化
  • malloc仅根据需要申请定量的内存空间

下面的代码输出什么?为什么?

示例——new和malloc的区别:

#include <iostream>
#include <cstdlib>

using namespace std;

class Test
{
public:
    Test()
    {
        cout << "Test::Test()" << endl;
    }
};

int main()
{
    Test* pn = new Test;
    Test* pm = (Test*)malloc(sizeof(Test));

    return 0;
}

运行结果为:

[[email protected] Desktop]# g++ test.cpp
[[email protected] Desktop]# ./a.out
Test::Test()

new和malloc的区别:

  • new在所有C++编译器中都被支持
  • malloc在某些系统开发中是不能调用
  • new能够触发构造函数的调用
  • malloc仅分配需要的内存空间
  • 对象的创建只能使用new
  • malloc不适合面向对象开发

1.2 delete和free的区别

下面的代码输出什么?为什么?

示例——delete和free的区别:

#include <iostream>
#include <cstdlib>

using namespace std;

class Test
{
    int* mp;
public:
    Test()
    {
        cout << "Test::Test()" << endl;

        mp = new int(100);

        cout << *mp << endl;
    }
    ~Test()
    {
        delete mp;

        cout << "~Test::Test()" << endl;
    }
};

int main()
{
    Test* pn = new Test;
    Test* pm = (Test*)malloc(sizeof(Test));

    free(pn);
    free(pm);

    return 0;
}

运行结果为:

[[email protected] Desktop]# g++ test.cpp
[[email protected] Desktop]# ./a.out
Test::Test()
100

可以看到,free不会触发析构函数,会造成内存泄漏!

delete和free的区别:

  • delete在所有C++编译器中都被支持
  • free在某些系统开发中是不能调用
  • delete能够触发析构函数的调用
  • free仅归还之前分配的内存空间
  • 对象的销毁只能使用delete
  • free发不适合面向对象开

2.虚函数

2.1 构造函数与析构函数是否可以成为虚函数?

构造函数是否可以成为虚函数?析构函数是否可以成为虚函数?

构造函数不可能成为虚函数:

  • 在构造函数执行结束后,虚函数表指针才会被正确的初始化

析构函数可以成为虚函数:

  • 建议在设计类时将析构函数声明为虚函数

示例——不把析构声明为虚函数:

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Base()" << endl;
    }

    ~Base()
    {
        cout << "~Base()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base
{
public:
    Derived()
    {
        cout << "Derived()" << endl;
    }

    ~Derived()
    {
        cout << "~Derived()" << endl;
    }
};

int main()
{
    Base* p = new Derived();

    cout << endl;

    delete p;

    return 0;
}

运行结果为:

[[email protected] Desktop]# g++ test.cpp
[[email protected] Desktop]# ./a.out
Base()
Derived()

~Base()

由于没有把析构声明为虚函数,因此,编译器直接根据指针p的类型来决定调用哪一个析构函数,又由于指针p的类型是父类的,所以编译器认为直接调用父类的析构函数就可以了。

示例——把析构声明为虚函数:

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Base()" << endl;
    }

    virtual ~Base()
    {
        cout << "~Base()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base
{
public:
    Derived()
    {
        cout << "Derived()" << endl;
    }

    ~Derived()
    {
        cout << "~Derived()" << endl;
    }
};

int main()
{
    Base* p = new Derived();

    cout << endl;

    delete p;

    return 0;
}

运行结果为:

[[email protected] Desktop]# g++ test.cpp
[[email protected] Desktop]# ./a.out
Base()
Derived()

~Derived()
~Base()

如果将构造函数声明为虚函数,报错信息如下:

error: constructors cannot be declared virtual

2.2 构造函数与析构函数是否可以发生多态?

构造函数中是否可以发生多态?析构函数中是否可以发生多态?

构造函数中不可能发生多态行为:

  • 在构造函数执行时,虚函数表指针未被正确初始化

析构函数中不可能发生多态行为:

  • 在析构函数执行时,虚函数表指针已经被销毁

构造函数和析构函数中不能发生多态行为,只调用当前类中定义的函数版本!!

示例——构造函数和析构函数中不可能发生多态:

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Base()" << endl;
        func();
    }

    virtual void func()
    {
        cout << "Base::func()" << endl;
    }

    virtual ~Base()
    {
        func();
        cout << "~Base()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base
{
public:
    Derived()
    {
        cout << "Derived()" << endl;
        func();
    }

    virtual void func()
    {
        cout << "Derived::func()" << endl;
    }

    ~Derived()
    {
        func();
        cout << "~Derived()" << endl;
    }
};

int main()
{
    Base* p = new Derived();

    cout << endl;

    delete p;

    return 0;
}

运行结果为:

[[email protected] Desktop]# g++ test.cpp
[[email protected] Desktop]# ./a.out
Base()
Base::func()
Derived()
Derived::func()

Derived::func()
~Derived()
Base::func()
~Base()

3.继承中的强制类型转换

继承中如何正确的使用强制类型转换?

dynamic_cast是与继承相关的类型转换关键字

dynamic_cast要求相关的类中必须有虚函数

用于有直接或者间接继承关系的指针(引用)之间

  • 指针:

    1. 转换成功:得到目标类型的指针
    2. 转换失败:得到一个空指针
  • 引用:
    1. 转换成功:得到目标类型的引用
    2. 转换失败:得到一个异常操作信息

编译器会检查dynamic_cast的使用是否正确

类型转换的结果只可能在运行阶段才能得到

示例——dynamic_cast的使用:

#include <iostream>

using namespace std;

class Base
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Base::Base()" << endl;
    }

    virtual ~Base()
    {
        cout << "Base::~Base()" << endl;
    }
};

class Derived : public Base
{
};

int main()
{
    Base* p = new Base;

    Derived* pd = dynamic_cast<Derived*>(p);

    if( pd != NULL )
    {
        cout << "pd = " << pd << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Cast error!" << endl;
    }

    delete p;

    return 0;
}

运行结果为:

[[email protected] Desktop]# g++ test.cpp
[[email protected] Desktop]# ./a.out
Base::Base()
Cast error!
Base::~Base()

4.小结

  • new / delete会触发构造函数或者析构函数的调用
  • 构造函数不能成为虚函数
  • 析构函数可以成为虚函数
  • 构造函数和析构函数中都无法产生多态行为
  • dynamic_cast是与继承相关的专用转换关键字

原文地址:https://www.cnblogs.com/PyLearn/p/10092188.html

时间: 2024-07-31 14:33:41

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