Effective C++筆記之九：絕不在構(gòu)造和析構(gòu)過(guò)程中調(diào)virtual函數(shù)

本條款開始前我要先闡述重點(diǎn)2：你不該在構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)期間調(diào)用virtual函數(shù)，因?yàn)檫@樣的調(diào)用不會(huì)帶來(lái)你預(yù)想的結(jié)果，就算有你也不會(huì)高興。如果你同時(shí)也是一位Java 或C# 程序員，請(qǐng)更加注意本條款，因?yàn)檫@是C++ 與它們不相同的一個(gè)地方。

? ? ? ?假設(shè)你有個(gè)class 繼承體系，用來(lái)塑模股市交易如買進(jìn)、賣出的訂單等等。這樣的交易一定要經(jīng)過(guò)審計(jì)，所以每當(dāng)創(chuàng)建個(gè)個(gè)交易對(duì)象，在審計(jì)日志(audit log) 中也需要?jiǎng)?chuàng)建一筆適當(dāng)記錄。下面是一個(gè)看起來(lái)頗為合理的做法:

class Transaction {// 所有交易的baseclass  
public:  
    Transaction( );  
    virtual void logTransaction() const = 0;// 做出一份因類型不同而不同的日志記錄  
    ......  
};  
Transaction::Transaction ()                // base class 構(gòu)造函數(shù)之實(shí)現(xiàn)  
{  
    ......  
    logTransaction(); // 最后動(dòng)作是志記這筆交易  
}  
class BuyTransaction: public Transaction {  // derivedclass  
public:  
    virtual void logTransaction() const;    // 志記(log) 此型交易  
   ....  
} ;  
class SellTransaction: public Transaction { // derivedclass  
public:  
    virtual void logTransaction() const;    // 志記(log) 此型交易  
    ....  
};  

? ? ? ?現(xiàn)在，當(dāng)以下這行被執(zhí)行，會(huì)發(fā)生什么事:

BuyTransaction b;  

? ? ? ?無(wú)疑地會(huì)有一個(gè)BuyTransaction 構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用，但首先Transaction 構(gòu)造函數(shù)一定會(huì)更早被調(diào)用；是的， derived class 對(duì)象內(nèi)的base class 成分會(huì)在derived class自身成分被構(gòu)造之前先構(gòu)造妥當(dāng)。Transaction 構(gòu)造函數(shù)的最后一行調(diào)用virtual 函數(shù)logTransaction，這正是引發(fā)驚奇的起點(diǎn)。這時(shí)候被調(diào)用的logTransaction 是Transaction 內(nèi)的版本，不是BuyTransaction 內(nèi)的版本一一即使目前即將建立的對(duì)象類型是BuyTransaction。是的， base class 構(gòu)造期間virtual 函數(shù)絕不會(huì)下降到derived classes 階層。取而代之的是，對(duì)象的作為就像隸屬base 類型一樣。非正式的說(shuō)法或許比較傳神:在base class 構(gòu)造期間， virtual 函數(shù)不是virtual 函數(shù)。
? ? ? ?這一似乎反直覺(jué)的行為有個(gè)好理由。由于base class 構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行更早于derived class 構(gòu)造函數(shù)，當(dāng)base class 構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行時(shí)derived class 的成員變量尚未初始化。如果此期間調(diào)用的virtual 函數(shù)下降至derived classes 階層，要知道derived class的函數(shù)幾乎必然取用local 成員變量，而那些成員變量尚未初始化。這將是一張通往不明確行為和徹夜調(diào)試大會(huì)串的直達(dá)車票。"要求使用對(duì)象內(nèi)部尚未初始化的成分"是危險(xiǎn)的代名詞，所以C++ 不讓你走這條路。

? ? ? ?其實(shí)還有比上述理由更根本的原因：在derived class 對(duì)象的base class 構(gòu)造期間，對(duì)象的類型是base class 而不是derived class。

? ? ? ? 相同道理也適用于析構(gòu)函數(shù)。一旦derived class 析構(gòu)函數(shù)開始執(zhí)行，對(duì)象內(nèi)的derived class 成員變量便呈現(xiàn)未定義值，所以C++ 視它們仿佛不再存在。進(jìn)入baseclass 析構(gòu)函數(shù)后對(duì)象就成為一個(gè)base class 對(duì)象，而C++ 的任何部分包括virtual 函數(shù)、dynamic casts 等等也就那么看待它。

? ? ? ?其他方案可以解決這個(gè)問(wèn)題。一種做法是在class Transaction 內(nèi)將logTransaction 函數(shù)改為non-virtual，然后要求derived class 構(gòu)造函數(shù)傳遞必要信息給Transaction 構(gòu)造函數(shù)，而后那個(gè)構(gòu)造函數(shù)便可安全地調(diào)用non-virtual logTransaction。像這樣：

class Transaction {  
public:  
    explicit Transaction(const std::string& logInfo) ;  
    void logTransaction(const std::string& logInfo) const; // 如今是個(gè)non-virtual函數(shù)  
    ......  
};  
Transacton::Transaction(conststd::string& logInfo)  
{  
     logTransaction(logInfo);                             //如今是個(gè)non-virtual 調(diào)用  
    ......  
}  
class BuyTransaction: public Transaction {  
public:  
    BuyTransaction( parameters)  
    : Transaction(createLogString( parameters ))        //將log 信息傳給base class 構(gòu)造函數(shù)  
    { ......}   
    ......  
private:  
    static std::string createLogString( parameters );  
};  

? ? ? ? 換句話說(shuō)由于你無(wú)法使用virtual 函數(shù)從base classes 向下調(diào)用，在構(gòu)造期間，你可以藉由"令derived classes 將必要的構(gòu)造信息向上傳遞至base class 構(gòu)造函數(shù)"替換之而加以彌補(bǔ)。

? ? ?請(qǐng)注意本例之BuyTransaction 內(nèi)的private static 函數(shù)createLogString 的運(yùn)用。是的，比起在成員初值列(member initialization list) 內(nèi)給予base class 所需數(shù)據(jù)，利用輔助函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)值傳給base class 構(gòu)造函數(shù)往往比較方便(也比較可讀)。令此函數(shù)為static ，也就不可能意外指向"初期未成熟之BuyTransaction 對(duì)象內(nèi)尚未初始化的成員變量"。這很重要，正是因?yàn)?那些成員變量處于未定義狀態(tài)"，所以"在base class 構(gòu)造和析構(gòu)期間調(diào)用的virtual 函數(shù)不可下降至derived classes" 。

需要記住的

在構(gòu)造和析構(gòu)期間不要調(diào)用virtual 函數(shù)，因?yàn)檫@類調(diào)用從不下降至derived class(比起當(dāng)前執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的那層)。