【Effective C++详细总结】第二章 构造/析构/赋值运算

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二、构造/析构/赋值运算

条款05：了解 C++ 默默编写并调用了哪些函数

在创建类时，如果自己不定义默认构造，拷贝构造（拷贝运算符），析构函数，那么编译器会自动生成这些函数。

//拷贝运算符：
classname& operator=(const classname& cn){......}

但是有些情况下编译器不会自动生成，拿下面这段代码举例：

可以发现由于 class 里出现了引用类型和 const 类型，故编译器就不会自动生成拷贝复制和移动赋值函数。

这是因为引用类型是引用其他地方的内容，如果调用拷贝赋值和移动赋值可能会顺带改变引用处的值。

而 const 类型本身就是不可改动的，所以不会生成拷贝赋值和移动赋值函数。

另外 mutex 本身不能被拷贝和移动，所以拷贝构造和移动构造函数也不会自动生成。

条款06：若不想使用编译器自动生成的函数，就应该明确拒绝

对于类中拷贝构造函数，我们应当阻止他们。但若是不声明，编译器也会自动生成拷贝构造函数。

在现代 c++ 中我们可以通过 delete 关键字对编译器自动生成的函数进行删除，如下图所示：

但在之前的 C++ 中并没有该关键字，所以可以用私有化的方式进行。

class person
{
private:person(const person&);person& operator=(const person&);//参数是不必要写的，毕竟这个函数不会被实现
public:......
};

编译器自动生成的函数都是 public 函数，所以我们将 public 改为 private，就可以防止对象调用拷贝构造。

注：private 只有成员函数和友元函数可以调用。

同时也产生了一个问题，如何防止拷贝在成员函数或友元函数中被调用？

答案是建立一个父类，在父类中定义 private 拷贝函数，子类( person 等等)继承父类。因为子类不可以调用父类的 private 函数：

class uncopyable
{
private:uncopyable(const uncopyable&);uncopyable operator=(const uncopyable&);
};class person{......};

条款07：为多态基类声明virtual析构函数

多态把父类当作一个接口，用以处理子类对象：利用父类指针，指向一个在堆区开辟的子类对象。

class person
{
public:person();......~person();
};class teacher: public person{......};person* p = new teacher(...); 
...
delete p;
//在堆区开辟的数据要手动删除

上述代码是有问题的。

我们知道，在普通类继承里，删除子类对象会先调用子类的析构，再调用父类的析构。但在多态里情况有所不同。我们删除的是父类指针，调用的只是父类的析构函数，子类析构不会被调用，也就是说，子类对象没有被删除，而指针却没了。这是局部销毁，会造成资源泄漏等错误。

幸运的是，我们可以通过虚函数来解决这个问题。

在多态里，虚函数可以让子类重写父类的函数，同时在虚函数表中生成一个指针，找到子类重写函数的地址，从而让我们可以通过父类访问子类重写的函数。

class person
{
public:person();......virtual ~person();
};class teacher: public person{......};person* p = new teacher(...); 
...
delete p;
//删除 p 的时候调用 virtual ~person();
//virtual 找到子类析构函数的地址，导致子类也可以被删除

纯虚函数使得父类更像一个接口，这里不用多说。

注：多态里父类应该至少有一个虚函数(virtual 析构)，若不用做多态，则类里不应该有虚函数。

条款08：别让异常逃离析构函数

释义：在析构函数内部处理异常

我们来看以下案例：

如果在 db.close() 处发生异常，则会导致不可预料的情况。

首先介绍一下异常处理的办法：

try
{...}
//try 内部写可能产生异常的语句，没有产生异常，则catch语句不执行，产生则一一匹配
//catch 用于捕获并处理异常，和 case 有异曲同工之妙
catch(...)
{1、可以使用 abort(); 函数终止程序2、可以吞下这个异常，在 catch 内部做一些处理
}

了解如何处理异常之后，我们就可以实现如条款所说，在析构函数内部处理异常：

上面左边的方法是直接调用 abort 终止程序，右边则是直接吞下异常，只是记录个日志，后面再处理。

但是这两种方法都有个缺点就是用户无法参与操作，因此可以写成下面的方式：

用户可以自己实现一个 close 函数来进行关闭，如果关闭的顺利则 closed=true，反之关闭失败则会进行异常捕捉，在析构函数中帮助用户关闭。

条款09：绝不在构造和析构函数中使用虚函数

众所周知，在类的操作中，父类比子类先构造，而子类也比父类先析构（多态也是如此，多态先通过 virtual 找到子类析构，再析构父类），所以在构造父类的时候，子类对象还未进行初始化，在析构父类的时候，子类已经被销毁。来看下面这个例子：

此时，如果父类的构造和析构函数中有 virtual，则该函数无法找到子类的地址（或者说无视子类，因为子类被销毁/未被初始化），使程序发生不明确的行为。

可以发现上面我是想调用派生类的构造函数和析构函数，但是调用的却是基类的。如果想满足该要求，我们可以去掉虚函数，而是在基类接收一个参数来实现。

条款10：令 operator= 返回一个 reference to *this

释义：让赋值运算符重载版本返回一个自身，以便实现链式编程。

class employee{
public:int m_salary;employee(int a)//有参构造，赋工资初值{this->m_salary = a;}employee& operator=(const employee& ep){this->m_salary = ep.m_salary;return *this;}//返回其本身
};employee e1(5000);employee e2(50000);employee e3(123456);e1 = e2 = e3;//链式编程

条款11：在 operator= 中处理自我赋值

我们来看一段代码：

class person{...};
person p;
p = p;

这是自我赋值，这种操作看起来有点愚蠢，但是并不很难发生。

比如，一个对象可以有很多种别名，客户不经意间让这些别名相等；

或者如之前所说，父类的指针/引用指向子类的对象，也会造成一些自我赋值的问题。

自我赋值往往没有什么意义，还会有不安全性。

class student{...};
class teacher
{...
private:student* s;
};teacher& teacher::operator=(const teacher& teach)
{if(s != NULL){delete s;s = NULL;}s = new student(*teach.s);return *this;//便于链式操作
}

上述代码是不安全的。如果 *this 和 teach 是同一个对象，那么客户在删除 *this 的时候，也把 teach 删除了，s 就会指向一个被删除的对象，这是不允许的。

我们提供三种方法以解决这个问题：

1、证同检测：

teacher& teacher::operator=(const teacher& teach)
{if (this == &teach)return *this;//证同检测if (s != NULL){delete s;s = NULL;}s = new student(*teach.s);return *this;//便于链式操作
}

遗憾的是，证同检测可以保证自我赋值的安全性，但是不能保证“异常安全性”。即，如果 new student 抛出异常，则 s 就会指向一个被删除的对象，这是一个有害指针，我们无法删除，甚至无法安全读取它。

2、记住原指针：

teacher& teacher::operator=(const teacher& teach)
{student* stu = s;            //记住原指针if(s != NULL){delete s;s = NULL;}s = new student(*teach.s);   //如果抛出异常，s 也可以找回原来地址delete stu;                  //删除指针return *this;//便于链式操作
}

3、copy and swap:

void swap(const teacher& teach)
{......}teacher& teacher::operator=(const teacher& teach)
{teacher temp(teach);    //拷贝一个副本swap(temp);             //将副本和 *this 交换 return *this;//便于链式操作
}

交换操作不要考虑原本指针内容，可以保证赋值安全性，同时也能保证异常安全性。

条款12：复制对象时勿忘其每一个成分

释义：自定义拷贝函数时，要把类变量写全（子类拷贝不要遗漏父类的变量）。

父类变量通常存储在 private 里，子类不能访问父类 private 对象，所以应该调用父类的构造函数。

class animal
{
public:animal(const animal& an){......}animal& opeartor=(const animal& an){......}
......
private:string typename;
};class cat: public animal
{
public:cat(const cat& c);cat& operator=(const cat& c);private:string cat_type;
};cat::cat(const cat& c):cat_type(c.cat_type),//为了不遗漏父类变量，调用父类函数animal(c)
{}cat::cat& operator=(const cat& c)
{//为了不遗漏父类变量，调用父类函数animal::operator=(c);this->cat_type = c.cat_type;return *this;
}

值得注意的是，上面代码 copy 函数和 “=” 运算符调用的都是和本身一样的函数。究其原因，copy 函数是创建一个新的对象，operator= 是对已经初始化的对象进行操作。

我们不能用 copy 调用 operator=，因为这相当于用构造函数初始化一个新对象（父类尚未构造好）。

同理，也不能用 operator= 调用 copy，这相当于构造一个已经存在的对象（父类已经存在了）。

参考资料：
《Effective C++》侯捷：https://book.douban.com/subject/1842426/
EFFECTIVE C++ （万字详解）(一)_c++ effective：https://blog.csdn.net/qq_62674741/article/details/124896986
一文整理Effective C++ 55条款内容（全）：https://blog.csdn.net/weixin_45926547/article/details/121276226?spm=1001.2101.3001.6650.1&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2_defaultCTRLIST_{Rate-1-121276226-blog-124896986.pc_relevant_multi_platform_whitelistv3&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2}default_CTRLISTRate-1-121276226-blog-124896986.pc_relevant_multi_platform_whitelistv3&utm_relevant_index=2