C++箴言:绝不在构造或析构期调用虚函数
2008-03-08 12:56:47 来源:WEB开发网 闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁绘劦鍓欓崝銈囩磽瀹ュ拑韬€殿喖顭烽幃銏ゅ礂鐏忔牗瀚介梺璇查叄濞佳勭珶婵犲伣锝夘敊閸撗咃紲闂佺粯鍔﹂崜娆撳礉閵堝洨纾界€广儱鎷戦煬顒傗偓娈垮枛椤兘骞冮姀銈呯閻忓繑鐗楃€氫粙姊虹拠鏌ュ弰婵炰匠鍕彾濠电姴浼i敐澶樻晩闁告挆鍜冪床闂備胶绮崝锕傚礈濞嗘挸绀夐柕鍫濇川绾剧晫鈧箍鍎遍幏鎴︾叕椤掑倵鍋撳▓鍨灈妞ゎ厾鍏橀獮鍐閵堝懐顦ч柣蹇撶箲閻楁鈧矮绮欏铏规嫚閺屻儱寮板┑鐐板尃閸曨厾褰炬繝鐢靛Т娴硷綁鏁愭径妯绘櫓闂佸憡鎸嗛崪鍐簥闂傚倷娴囬鏍垂鎼淬劌绀冮柨婵嗘閻﹂亶姊婚崒娆掑厡妞ゃ垹锕ら埢宥夊即閵忕姷顔夐梺鎼炲労閸撴瑩鎮橀幎鑺ョ厸闁告劑鍔庢晶鏇犵磼閳ь剟宕橀埞澶哥盎闂婎偄娲ゅù鐑剿囬敃鈧湁婵犲﹤鐗忛悾娲煛鐏炶濡奸柍瑙勫灴瀹曞崬鈻庤箛鎾寸槗缂傚倸鍊烽梽宥夊礉鎼达絽鍨濇い鏍仜妗呴梺鍛婃处閸ㄦ壆绮婚幎鑺ュ€甸柨婵嗙凹缁ㄨ棄霉閻樿崵鐣烘慨濠冩そ濡啫鈽夊▎鎰€烽梺璇插閻噣宕¢幎鑺ュ仒妞ゆ洍鍋撶€规洖鐖奸、妤佸緞鐎n偅鐝┑鐘愁問閸n垳寰婇崜褉鍋撶粭娑樻搐缁犳煡鏌涢妷顔煎闁藉啰鍠栭弻锝夊棘閹稿孩鍠愰梺鑽ゅ枎缂嶅﹪寮诲☉鈶┾偓锕傚箣濠靛洨浜俊鐐€ら崜娆撴偋閸℃稈鈧棃宕橀鍢壯囧箹缁厜鍋撻懠顒€鍤紓鍌氬€风欢锟犲窗濡ゅ懎绠伴柟闂寸劍閸嬧晠鏌i幋锝嗩棄缁绢厸鍋撻梻浣虹帛閸旀洜绮旈棃娴虫盯宕橀鍏兼К闂侀€炲苯澧柕鍥у楠炴帡骞嬪┑鎰磻闁诲氦顫夐幐椋庣矆娓氣偓閸╃偤骞嬮敂钘変汗闂佸湱绮敮鈺傚閳ь剛绱撴担鐟板姢鐟滄壆鍋熼崚鎺戔枎閹惧疇鎽曞┑鐐村灦閻喖鈻介鍫熺厵閻熸瑥瀚慨鍥ㄣ亜閵夛妇绠炴慨濠冩そ閺屽懘鎮欓懠璺侯伃婵犫拃鍌氬祮闁哄瞼鍠栭幖褰掝敃閿濆懐锛撻梻浣瑰缁诲嫰宕戝☉銏犵厴闁瑰濮崑鎾绘晲鎼存ê浜炬い鎾寸⊕濞呭﹪鏌$仦鐣屝f繛纰变邯楠炲繒浠﹂挊澶婅厫闂傚倷鐒﹂惇褰掑磹閺囥垹绠犻柟閭﹀枟椤洟鏌熼幆褏鎽犲┑顖涙尦閺屾盯骞橀弶鎴犵シ闂佸憡鎸稿畷顒勨€旈崘顔嘉ч柛鈩冾殘娴犳悂姊洪懡銈呮毐闁哄懏鐩幃楣冩倻閽樺)銊ф喐婢舵劕纾婚柟鍓х帛閺呮煡骞栫划鐟板⒉闁诲繐绉瑰铏圭磼濡闉嶅┑鐐插级閿曘垺淇婇悽绋跨妞ゆ牗姘ㄩ悿鈧梻鍌氬€搁悧濠勭矙閹邦喛濮抽柤娴嬫櫇绾捐棄霉閿濆牊顥夐柣鎾村姈閹便劌螣缁嬪灝顬嬪┑鈥冲级閸旀瑩鐛Ο鍏煎珰闁肩⒈鍓﹀Σ浼存⒒娴gǹ鏆遍柟纰卞亰瀹曟劖绻濆В绋挎喘瀵埖鎯旈幘瀛樻澑婵$偑鍊栧濠氬Υ鐎n亶鍟呴柕澶涜礋娴滄粍銇勯幘璺轰粶婵℃彃顭烽弻锝夋晲閸パ冨箣濡ょ姷鍋炵敮锟犵嵁鐎n喖绫嶉柍褜鍓熼幃妤佺節濮橆厸鎷洪柣鐔哥懃鐎氼參宕曞Δ鍛厱婵☆垵銆€閸嬫捇鎮㈤幓鎺戠阀濠电姷鏁告慨鐑藉极閸涘﹥鍙忛柣鎴f閺嬩線鏌涘☉姗堟敾闁告瑥绻戦妵鍕箻閸楃偟浠肩紒鐐劤椤兘寮婚悢鐓庣鐟滃繒鏁☉銏$厓闂佸灝顑呴悘锕傛煏閸パ冾伃妤犵偞甯″畷鍗烆渻閹屾缂傚倸鍊搁崐椋庣矆娓氣偓钘濋梺顒€绉撮弸浣糕攽閻樿櫕鐨戠€规挷绶氶弻娑㈠焺閸愵亖濮囬梺绋匡功閸忔﹢寮诲☉妯锋斀闁糕剝顨忔导鈧俊鐐€栧褰掑礉閺囥垹鐓橀柟杈鹃檮閸婂鏌涢妷銏℃珖閺嶏繝姊绘担鍛婂暈闁圭ǹ顭烽幃鐑芥晜閻e备鏀虫繝鐢靛Т濞诧箓宕甸崘顔界厓闁告繂瀚弳鐔兼煥濞戞瑧鐭掓慨濠囩細閵囨劙骞掗幋婊冩瀳闂備礁鎲¢悷銉︻殽閹间礁鐓濋柟鐐灱閸亪鏌涢銈呮灁闁告ɑ鎮傞弻锝堢疀閺囩偘鎴风紒缁㈠幖閻栫厧鐣烽幋锕€绠婚悹鍥皺閻も偓濠电偠鎻徊浠嬪箟閿熺姴纾规い鏍仦閳锋垹鐥鐐村櫣濞存粌缍婇幃璺衡槈閺嵮冨Е闂佺硶鏂侀崑鎾愁渻閵堝棗绗掗柛鐕佸亰閹啫煤椤忓懐鍘告繛杈剧到濠€杈ㄦ櫠椤忓牊鐓冮悷娆忓閻忔挳鏌熼鐣屾噰鐎殿喖鐖奸獮瀣偐鏉堫煈鏁囬梻鍌氬€风粈浣革耿鏉堛劎浠氶梻浣侯攰婵倗鍒掓惔銊ョ闁圭儤顨呯猾宥夋煕椤愩倕鏋庡ù鐘烘缁辨挻鎷呴崜鎻掑壍濡炪倖娲樻繛濠囧极閸愵喖纾兼繛鎴炶壘楠炲牓姊绘担鍛婃儓婵炲眰鍨藉畷婵嗙暆閸曨剙鈧爼鏌eΟ鑲╁笡闁绘挻娲熼弻鐔兼嚋椤掆偓婵$厧霉濠婂嫬鍔ら柍瑙勫灴閺佸秹宕熼鈩冩線闂備胶枪閿曘儵鎮ч悩鑼殾婵犻潧顑嗛弲婵嬫煃瑜滈崜鐔煎灳閿曞倸閿ゆ俊銈傚亾闁绘帒鐏氶妵鍕箳瀹ュ牆鍘$紓浣哄Т婢т粙鍩€椤掆偓閸樻粓宕戦幘鏂ユ斀闁绘ǹ浜粣鏃堟煕鐎n偒娈旈柍瑙勫灴椤㈡瑧娑甸悜鐣屽弽婵犵數鍋涢幏鎴犲緤閸啣锝夊箛閺夎法顔婇梺鐟板暱绾绢參宕伴幘璇茬闁绘ḿ绮崵鎴︽煠缁嬭法浠涙慨锝嗗姍濮婂宕掑顑藉亾閻戣姤鍤勯柤鍝ユ暩娴犳碍绻濋悽闈涗粶妞ゆ洦鍙冨畷妤€螣娓氼垰娈ㄥ銈嗗姂閸婃牜鈧碍姘ㄩ埀顒傛嚀婢瑰﹪宕伴弽褉鏋旈柕濠忓缁♀偓闂佹眹鍨藉ḿ褎鐗庣紓浣哄亾濠㈡ḿ绮旈悷閭﹀殨闁哄被鍎辩粻鐢告煙閻戞ḿ绠橀柛鐐垫暬閺岋綁鎮╅悜姗嗕哗闁诲繐绻堥崝宀勵敊韫囨稑唯鐟滃宕戦幘鑸靛枂闁告洦鍓欑喊宥呪攽閳藉棗浜濈紒璇插€块敐鐐剁疀濞戞瑦鍎梺闈╁瘜閸橀箖鏁嶅⿰鍐f斀闁宠棄妫楅悘鐘绘煙绾板崬浜伴柨婵堝仜椤撳ジ宕堕埡鍐跨闯濠电偠鎻紞渚€藟閹捐绀夌€广儱顦伴悡娆戠磼鐎n亞浠㈤柡鍡涗憾閺岋綁鏁愰崶褍骞嬪Δ鐘靛仜椤戝寮崘顔肩劦妞ゆ帒鍊绘稉宥呪攽閻樺磭顣查柛瀣剁秮閺屾盯濡烽幋婵嗘殶濡ょ姴娲幃妤冩喆閸曨剙纰嶇紓浣割槹閹告娊鍨鹃弮鍫濈妞ゆ柨妲堣閺屾盯鍩勯崗鐙€浜Λ鍕吋閸モ晝锛濇繛杈剧到婢瑰﹪宕曢幇鐗堢厱闁靛ǹ鍎遍。宕囩磼椤旂⒈鍎忔い鎾冲悑瀵板嫮鈧綆浜栭崑鎾绘煥鐎c劋绨婚梺鐟版惈缁夊爼藝閿旈敮鍋撳▓鍨灈闁诲繑绻堥崺鐐哄箣閿曗偓閻擄繝鏌涢埄鍐炬畼濞寸媭鍨跺娲川婵犲海鍔堕梺鍛婃处閸欏骸煤閸涘﹣绻嗛柕鍫濈箳閸掍即鏌涢悤浣哥仸鐎规洘鍔欏畷褰掝敃閿濆懎浼庢繝纰樻閸ㄦ娊宕㈣缁傚秵銈i崘鈺佲偓鍨叏濡厧浜鹃悗姘炬嫹

核心提示:你不应该在构造或析构期间调用虚函数,因为这样的调用不会如你想象那样工作,C++箴言:绝不在构造或析构期调用虚函数,而且它们做的事情保证会让你很郁闷,假如你转为 java 或 C# 程序员,这就是为什么在基类构造和析构期间虚函数不能首先匹配到派生类的原因,Things to Remember·在构造和析构期间不要调用虚函
你不应该在构造或析构期间调用虚函数,因为这样的调用不会如你想象那样工作,而且它们做的事情保证会让你很郁闷。假如你转为 java 或 C# 程序员,也请你密切关注本文,因为在 C++ 急转弯的地方,那些语言也紧急转了一个弯。
假设你有一套模拟股票处理的类层次结构,例如,购入流程,出售流程等。对这样的处理来说可以核查是非常重要的,所以随时会创建一个 Transaction 对象,将这个创建记录在核查日志中是一个适当的要求。下面是一个看起来似乎合理的解决问题的方法:
public: // transactions
Transaction();
virtual void logTransaction() const = 0; // make type-dependent
// log entry
...
};
Transaction::Transaction() // implementation of
{
// base class ctor
...
logTransaction(); // as final action, log this
} // transaction
class BuyTransaction: public Transaction {
// derived class
public:
virtual void logTransaction() const; // how to log trans-
// actions of this type
...
};
class SellTransaction: public Transaction {
// derived class
public:
virtual void logTransaction() const; // how to log trans-
// actions of this type
...
};
考虑执行这行代码时会发生什么:
很明显 BuyTransaction 的构造函数会被调用,但是首先,Transaction 的构造函数必须先被调用,派生类对象中的基类部分先于派生类部分被构造。Transaction 的构造函数的最后一行调用虚函数 logTransaction,但是结果会让你大吃一惊,被调用的 logTransaction 版本是在 Transaction 中的那个,而不是 BuyTransaction 中的——即使被创建的对象类型是 BuyTransaction。基类构造期间,虚函数从来不会向下匹配(go down)到派生类。取而代之的是,那个对象的行为就似乎它的类型是基类。非正式地讲,基类构造期间,虚函数禁止。 这个表面上看起来匪夷所思的行为存在一个很好的理由。因为基类的构造函数在派生类构造函数之前执行,当基类构造函数运行时,派生类数据成员还没有被初始化。假如基类构造期间调用的虚函数向下匹配(go down)到派生类,派生类的函数理所当然会涉及到本地数据成员,但是那些数据成员还没有被初始化。这就会为未定义行为和悔之晚矣的调试噩梦开了一张通行证。调用涉及到一个对象还没有被初始化的部分自然是危险的,所以 C++ 告诉你此路不通。
在实际上还有比这更多的更深层次的原理。在派生类对象的基类构造期间,对象的类型是那个基类的。不仅虚函数会解析到基类,而且语言中用到运行时类型信息(runtime type information)的配件(例如,dynamic_cast和 typeid),也会将对象视为基类类型。在我们的例子中,当 Transaction 构造函数运行初始化 BuyTransaction 对象的基类部分时,对象的类型是 Transaction。C++ 的每一个配件将以如下眼光来看待它,并对它产生这样的感觉:对象的 BuyTransaction 特有的部分还没有被初始化,所以安全的对待它们的方法就是视若无睹。在派生类构造函数运行之前,一个对象不会成为一个派生类对象。
同样的原因也适用于析构过程。一旦派生类析构函数运行,这个对象的派生类数据成员就被视为未定义的值,所以 C++ 就将它们视为不再存在。在进入基类析构函数时,对象就成为一个基类对象,C++ 的所有配件——虚函数,dynamic_casts 等——都如此看待它。
在上面的示例代码中,Transaction 的构造函数直接调用了虚函数,对本 Item 的规则的违例是显而易见的。这一违例是如此显见,以致一些编译器会给出警告。(其它的则不会)甚至除了这样的警告之外,这一问题几乎肯定会在运行之前暴露出来,因为 logTransaction 函数在 Transaction 中是一个纯虚函数。除非它被定义(看似不可能,但确实可能),否则程序将无法连接:连接程序无法找到 Transaction::logTransaction 的必需的实现。
在构造函数和析构函数中调用虚函数的问题并不总是如此轻易被察觉。假如 Transaction 有多个构造函数,每一个都必须完成一些相同的工作,好的软件工程为避免代码重复,会将共用的初始化代码,包括对 logTransaction 的调用,放入一个私有的非虚的初始化函数,叫做 init:
public:
Transaction()
{ init(); } // call to non-virtual...
virtual void logTransaction() const = 0;
...
PRivate:
void init()
{
...
logTransaction(); // ...that calls a virtual!
}
};
这个代码在概念上和早先那个版本相同,但是它更阴险,因为它很具代表性地会躲过编译器和连接程序的抱怨。在这种情况下,因为 logTransaction 在 Transaction 中是纯虚函数,大多数运行时系统在纯虚函数被调用时,程序会异常中止(典型的结果就是给出一条信息)。然而,假如 logTransaction 是一个“常规的”虚函数(也就是说,非纯的虚函数),而且在 Transaction 中有其实现,那个版本被调用,程序会继续一路小跑,让你想象不出为什么派生类对象创建的时候会调用 logTransaction 的错误版本。避免这个问题的唯一办法就是确保在你的构造函数和析构函数中,决不在你创建或销毁的对象上调用虚函数,构造函数和析构函数所调用的函数也要服从同样的约束。
但是,如何保证在任何时间 Transaction 层次结构中的对象被创建时,都能调用 logTransaction 的正确版本呢?显然,在 Transaction 的构造函数中在这个对象上调用虚函数的做法是错误的。
有不同的方法来解决这个问题。其中之一是将 Transaction 中的 logTransaction 转变为一个非虚函数,这就需要派生类的构造函数将必要的日志信息传递给 Transaction 的构造函数。那个函数就可以安全地调用非虚的 logTransaction。如下:
public:
eXPlicit Transaction(const std::string& logInfo);
void logTransaction(const std::string& logInfo) const; // now a non-
// virtual func
...
};
Transaction::Transaction(const std::string& logInfo)
{
...
logTransaction(logInfo); // now a non-
} // virtual call
class BuyTransaction: public Transaction {
public:
BuyTransaction( parameters )
: Transaction(createLogString( parameters )) // pass log info
{ ... } // to base class
... // constrUCtor
private:
static std::string createLogString( parameters );
};
换句话说,因为在基类的构造过程中你不能使用虚函数,就改为由派生类传递必要的构造信息给基类的构造函数作为补偿。 在此例中,注重 BuyTransaction 中那个(私有的)static 函数 createLogString 的使用。使用一个辅助函数创建一个值传递给基类的构造函数,通常比通过在成员初始化列表给基类它所需要的东西更加便利(也更加具有可读性)。将那个函数做成 static,就不会有偶然涉及到一个初生的 BuyTransaction 对象的仍未初始化的数据成员的危险。这很重要,因为实际上那些数据成员在一个未定义状态,这就是为什么在基类构造和析构期间虚函数不能首先匹配到派生类的原因。
Things to Remember
·在构造和析构期间不要调用虚函数,因为这样的调用不会匹配到当前执行的构造函数或析构函数所属的类的更深的派生层次。
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