C++构造函数一些常见的坑

Z时代
2024-01-10
分类：IT

文章转自微信公众号：Coder梁（ID：Coder_LT）

某一天我们接到了一个需求，需要开发一个类似于STL中string的类。

我们很快写好了代码：

#include <iostream>
#ifndef STRINGBAD_H_
#define STRINGBAD_H_
class StringBad {
    private:
     char *str;
     int len;
     static int num_strings;
    public:
     StringBad(const char* s);
     StringBad();
     ~StringBad();
     friend std::ostream & operator << (std::ostream &os, const StringBad & st);
};
#endif

在这个.h文件当中，我们定义了一个StringBad类，这是C++ Primer当中的一个例子。为什么叫StringBad呢，主要是为了提示，表示这是一个没有完全开发好的demo。

这里有一个小细节，我们在类当中定义的是一个char *也就是字符型指针，而非字符型数组。这意味着我们在类声明当中没有为字符串本身分配空间，而是在构造函数当中使用new来完成的，避免了预先定义字符串的长度。

其次num_strings是一个静态成员，也就是说无论创建了多少对象，它都只会保存一份。类的所有成员共享同一个静态变量。

接下来我们来看一下它的实现：

#include <cstring>
#include "stringbad.h"
using std::cout;
int StringBad::num_strings = 0;
StringBad::StringBad(const char* s) {
    len = std::strlen(s);
    str = new char[len+1];
    std::strcpy(str, s);
    num_strings++;
    cout << num_strings << ": \"" << str << "\" object created \n";
}
StringBad::StringBad() {
    len = 4;
    str = new char[4];
    std::strcpy(str, "C++");
    num_strings++;
    cout << num_strings << ": \"" << str << "\" object created \n";
}
StringBad::~StringBad() {
    cout << "\"" << str << "\" object deleted, ";
    --num_strings;
    cout << num_strings << " left \n";
    delete []str;
}
std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const StringBad &st) {
    os << st.str;
    return os;
}

首先，我们可以注意到第一句就是将num_strings初始化成了0，我们不能在类声明中初始化静态成员变量。因为声明只是描述了如何分配内存，但并不真的分配内存。

所以对于静态类成员，我们可以在类声明之外使用单独的语句进行初始化。因为静态成员变量是单独存储的，并不是对象的一部分。

初始化要在方法文件也就是cpp文件当中，而不是头文件中。因为头文件可能会被引入多次，如果在头文件中初始化将会引起错误。当然也有一种例外，就是加上了const关键字。

从逻辑上看，我们这样实现并没有任何问题，但是当我们执行的时候，就会发现问题很多……

假设我们现在有一个函数：

void callme(StringBad sb) {
 cout << "    \"" << sb << "\"\n";
}

然后我们这么使用：

int main() {
 StringBad sb("test");
 callme(sb);
 return 0;
}

会得到一个奇怪的结果：

从屏幕可以看到我们的析构函数执行了两次，一次很好理解应该是main函数退出的时候自动执行的，还有一次呢？是什么时候执行的？

答案是执行callme函数的时候执行的，因为callme函数使用了值传递。当callme函数执行结束时，也会调用参数sb的析构函数。

如果我们改成引用传递，就一切正常了：

void callme(StringBad &sb) {
 cout << "    \"" << sb << "\"\n";
}
int main() {
 StringBad sb("test");
 callme(sb);
 return 0;
}

这还没完，我们把代码再改一下，会发现还有问题：

int main() {
 StringBad sb("test");
 StringBad sports("Spinach Leaves Bowl for Dollars");
 StringBad sailor = sports;
 StringBad knot;
 StringBad st = sb;
 return 0;
}

执行一下，得到：