在C語(yǔ)言中如何存儲(chǔ)并初始化成員變量

成員變量必須在構(gòu)造函數(shù)的初始化列表中完成初始化。Smart pointer members minimize dependencies while allowing exception safety。

通過(guò)以指針存儲(chǔ)成員變量的方法最小化依賴(lài)

當(dāng)成員變量的頭文件非常大或者非常復(fù)雜；或者當(dāng)你有大量的數(shù)據(jù)成員，并且不想減慢編譯速度和強(qiáng)化相互依賴(lài)時(shí)。你會(huì)怎么做？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將成員變量保存為指針形式，并用在類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)中使用new為其分配空間。（在某種特殊的情況下，可用引用形式的成員變量代替）。同樣要確保在析構(gòu)函數(shù)中刪除它們。下面是一段雛形代碼。

// User.h

class PointerMember;

class RefParam;

class User

{

public:

User( const RefParam &inParam );

virtual ~User()；

private:

PointerMember *mPointerMember;

};

// User.cpp

#include "User.h"

User::User( const RefParam &inParam )

: mPointerMember( new PointerMember( inParam ) )

{

return;

}

User::~User()

{

delete mPointerMember;

return;

}

這樣當(dāng)你要使用成員變量時(shí)，原來(lái)使用mValMember.Something的地方就要用mPointerMember->Something了。文本編輯器或者集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的查詢(xún)替換方法可以很容易地在切換存儲(chǔ)方法。

初始化列表

注意，在構(gòu)造函數(shù)初始化列表中初始化對(duì)象的指針成員（可以是任何類(lèi)型成員）是非常重要的。對(duì)于C++的初學(xué)者來(lái)說(shuō)，像上面的例子中所看到的，下面語(yǔ)句位于大括號(hào)之前看起來(lái)感覺(jué)非常別扭。

: mPointerMember( new PointerMember( inParam ) )

在類(lèi)對(duì)象的生命周期中，如果實(shí)際應(yīng)用時(shí)不需要經(jīng)常使用指針成員變量時(shí)，可以選擇將該指針成員初始化為nil（注意：刪除一個(gè)nil指針永遠(yuǎn)是安全的。因?yàn)閐elete方法的實(shí)現(xiàn)在將指針變量傳遞給堆管理器前，首先檢驗(yàn)指針的值）。如果指針變量需要在構(gòu)造之前分配存儲(chǔ)空間的話(huà)，一定要在初始化列表中完成，而不像下面代碼一樣在構(gòu)造函數(shù)體中完成。

User::User( const RefParam &inParam )

{

mPointerMember = new PointerMember( inParam ); // DON'T DO THIS

return;

}

我所工作的大型C++項(xiàng)目中，那些很少使用初始化列表初始化成員變量的，都到處充斥著錯(cuò)誤。其中有一個(gè)項(xiàng)目，源碼共70多兆，我在那家公司工作的時(shí)候除了調(diào)試錯(cuò)誤沒(méi)做其他任何事情。搞定了一摞錯(cuò)誤，又會(huì)出現(xiàn)一筐錯(cuò)誤。適當(dāng)?shù)某跏蓟蓡T變量失敗不只是代碼的問(wèn)題，還與更高層次問(wèn)題相關(guān)。

一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)造函數(shù)體應(yīng)該只用來(lái)開(kāi)展對(duì)成員變量的操作，或者是全部完成初始化后對(duì)整個(gè)對(duì)象的操作。基本原則是保留函數(shù)體給不適合由初始化列表完成的代碼。

開(kāi)始學(xué)習(xí)適當(dāng)?shù)氖褂贸跏蓟斜硪詠?lái)，在寫(xiě)信構(gòu)造函數(shù)或者重寫(xiě)老的構(gòu)造函數(shù)后，函數(shù)體往往是空的，或者僅包含不多的幾行代碼，因?yàn)槿康膶?shí)際工作都在初始化列表中完成了。要完成這些工作有時(shí)候需要一些額外的工作，但是最后還是能把這些工作量找回來(lái)的。

注意了，初始化列表是引用型和常量型成員變量初始化的唯一地方，如果在初始化列表中初始常量成員變量失敗了，它可能已在默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)中初始化了，你在其他任何地方都不能改變它，構(gòu)造函數(shù)體也不例外。如果以這種方式初始化引用型成員變量失敗，代碼就不能通過(guò)編譯。下面的代碼在g++中將發(fā)生致命錯(cuò)誤。

class HasRefMember

{

public:

HasRefMember( int &inIntToAlias );

private:

int &mSomebodyElsesInt;

};

HasRefMember::HasRefMember( int &inIntToAlias ) // No

initialization list!

{ // refinit.cpp: In method `HasRefMember::HasRefMember(int &)':

// refinit.cpp:11: uninitialized reference member `HasRefMember::mSomebodyElsesInt'

mSomebodyElsesInt = inIntToAlias;// The compiler doesn't even get this far

}

關(guān)于初始化列表的其他一些注意事項(xiàng):在初始化列表中，成員變量的初始化順序要與類(lèi)型生命中的順序一致。實(shí)際情況下，C++編譯器總是按照變量聲明的順序初始化成員變量。初始化列表順序與聲明相匹配將避免混淆。進(jìn)一步說(shuō)，如果你理解了成員變量按照一定的順序初始化的話(huà)，你可以安排順序使得構(gòu)造函數(shù)的后面的變量使用前面的變量作為參數(shù)。如下例所示。

class Example

{

public:

Example( double inVal );

private:

double mSqrt;

double m2Sqrt;

};

Example::Example( double inVal )

: mSqrt( sqrt( inVal ) ),

m2Sqrt( mSqrt * 2 )

{

return;

}

如果我們改變了了成員變量的聲明順序，但是保留初始化列表原樣不變的話(huà)，m2Sqrt將初始化為內(nèi)存殘留的垃圾值（一個(gè)未定義的值），mSqrt將初始化為inVal的平方根。

因此，如果要改變類(lèi)聲明中成員變量的順序的話(huà)，確保同時(shí)檢驗(yàn)并更新初始化列表。周期性地檢驗(yàn)程序中的構(gòu)造函數(shù)，以確保成員變量的正確順序。一些編譯器會(huì)非常友好的提示發(fā)生的順序錯(cuò)誤。

對(duì)于初始化列表中的一些語(yǔ)法方面的局限性，需要另外的一些工作才能行得通。

列表中的每一項(xiàng)都是一次對(duì)成員變量構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。某些類(lèi)型看起來(lái)沒(méi)有調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，但你可以用一個(gè)值或者相同類(lèi)型的對(duì)象的引用（你調(diào)用了拷貝構(gòu)造函數(shù)）來(lái)初始化它。如果你沒(méi)有重寫(xiě)自己的拷貝構(gòu)造函數(shù)的話(huà)，編譯器將會(huì)提供一個(gè)默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)（盡管默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)不能提供正確的功能）。僅僅分配了內(nèi)置數(shù)據(jù)類(lèi)型的構(gòu)造。

構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)可以?xún)H僅是一串由逗號(hào)分割的0值或者表達(dá)式，不可以是聲明語(yǔ)句、基本塊或者對(duì)無(wú)返回值類(lèi)型的函數(shù)的調(diào)用。可以是返回對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類(lèi)型的一個(gè)函數(shù)（例如傳遞給拷貝構(gòu)造函數(shù)一個(gè)值）。有一點(diǎn)很重要，你不能使用loop循環(huán)或者if語(yǔ)句。如果需要的話(huà)，就只能放在調(diào)用初始化的子過(guò)程中了。

不要在初始化列表中調(diào)用非靜態(tài)的成員函數(shù)。對(duì)象還沒(méi)有完全創(chuàng)建之前，如果你或者將來(lái)某個(gè)程序維護(hù)者引用一個(gè)還沒(méi)有初始化的成員時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致未定義的行為之類(lèi)的結(jié)果。如果需要寫(xiě)一個(gè)子過(guò)程來(lái)計(jì)算得到一個(gè)參數(shù)給一個(gè)構(gòu)造成員的話(huà)，聲明該字過(guò)程為靜態(tài)并顯示地給他傳遞它可能用到的參數(shù)，但只能傳遞那些在調(diào)用它時(shí)已經(jīng)構(gòu)造好的參數(shù)，而且不要傳遞this指針。

注意：可能需要調(diào)用基類(lèi)的成員變量，因?yàn)榛?lèi)已經(jīng)充分的構(gòu)造好了，還可以調(diào)用在其他類(lèi)中定義的函數(shù)，只要不傳遞this指針作為參數(shù)，同樣是因?yàn)閷?duì)象還沒(méi)有完全構(gòu)造好。

我謹(jǐn)慎的建議，在希望接受的函數(shù)是基類(lèi)的成員函數(shù)指針時(shí)，是可以傳遞this指針給初始化列表的。這是因?yàn)樵谧宇?lèi)的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用時(shí)，基類(lèi)對(duì)象已經(jīng)完全構(gòu)造好了。這種情況只適用于所用的指針必須為基類(lèi)指針的情況，相反的情況是不允許的，這正體現(xiàn)了封裝——作為一個(gè)集成類(lèi)對(duì)象，在它起作用的位置，不能改變基類(lèi)部分的特征。

有時(shí)你可能想要在初始化中調(diào)用一個(gè)子過(guò)程?？赡苣悴幌雽?xiě)一個(gè)只在一個(gè)地方用到的完整的子過(guò)程。也可能你不想在類(lèi)的頭文件中聲明子過(guò)程原型，從而引起所有依賴(lài)該頭文件的源碼的漫長(zhǎng)的重編譯過(guò)程。也可能構(gòu)造函數(shù)需要頻繁調(diào)用，而你避開(kāi)子過(guò)程調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)（這種情況考慮使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)）。還有可能是子過(guò)程的返回值是一個(gè)很大的對(duì)象，構(gòu)造、拷貝并銷(xiāo)毀原對(duì)象將導(dǎo)致很大一筆運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷(xiāo)。

這里順帶介紹一下條件表達(dá)式操作符：“？：”。它時(shí)對(duì)值進(jìn)行判斷的if語(yǔ)句的縮寫(xiě)，因此，他可以作為一個(gè)表達(dá)式用于初始化列表。很多人因?yàn)楦杏X(jué)他晦澀而不喜歡使用它，我感覺(jué)表達(dá)式復(fù)雜時(shí)它能夠勝任。但它只是用于初始化列表參數(shù)的情況，要不然你就要些一個(gè)包含if語(yǔ)句的子過(guò)程了。

#include

class InitExample

{

public:

InitExample( std::string const &inFileName, bool inWritable );

private:

int mFileDescriptor;

};

#include

#include

#include

#include

InitExample::InitExample( std::string const &inFileName, bool inWritable )

: mFileDescriptor( open( inFileName.c_str(),

inWritable ? O_RDWR : O_RDONLY ) )

{

if ( mFileDescriptor < 0 )

throw std::exception();

return;

}

到最后，有時(shí)候初始化列表變得很長(zhǎng)很難閱讀。從這一點(diǎn)上來(lái)看，就要考慮是否你的類(lèi)包含了太多的成員。也許尋找一組位于不同類(lèi)中的自然協(xié)作的成員更合適，最后通過(guò)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)最初的類(lèi)。