C/C++你必须了解的小知识(20)

逐梦星辰
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1.3.13 说说为什么要虚析构，为什么不能虚构造

  1. 虚析构：将可能会被继承的父类的析构函数设置为虚函数，可以保证当我们new一个子类，然后使用基类指针指向该子类对象，释放基类指针时可以释放掉子类的空间，防止内存泄漏。如果基类的析构函数不是虚函数，在特定情况下会导致派生来无法被析构。

    1. 用派生类类型指针绑定派生类实例，析构的时候，不管基类析构函数是不是虚函数，都会正常析构
    2. 用基类类型指针绑定派生类实例，析构的时候，如果基类析构函数不是虚函数，则只会析构基类，不会析构派生类对象，从而造成内存泄漏。为什么会出现这种现象呢，个人认为析构的时候如果没有虚函数的动态绑定功能，就只根据指针的类型来进行的，而不是根据指针绑定的对象来进行，所以只是调用了基类的析构函数；如果基类的析构函数是虚函数，则析构的时候就要根据指针绑定的对象来调用对应的析构函数了。

    C++默认的析构函数不是虚函数是因为虚函数需要额外的虚函数表和虚表指针，占用额外的内存。而对于不会被继承的类来说，其析构函数如果是虚函数，就会浪费内存。因此C++默认的析构函数不是虚函数，而是只有当需要当作父类时，设置为虚函数。

  2. 不能虚构造：

    1. 从存储空间角度：虚函数对应一个vtale,这个表的地址是存储在对象的内存空间的。如果将构造函数设置为虚函数，就需要到vtable 中调用，可是对象还没有实例化，没有内存空间分配，如何调用。（悖论）
    2. 从使用角度：虚函数主要用于在信息不全的情况下，能使重载的函数得到对应的调用。构造函数本身就是要初始化实例，那使用虚函数也没有实际意义呀。所以构造函数没有必要是虚函数。虚函数的作用在于通过父类的指针或者引用来调用它的时候能够变成调用子类的那个成员函数。而构造函数是在创建对象时自动调用的，不可能通过父类的指针或者引用去调用，因此也就规定构造函数不能是虚函数。
    3. 从实现上看，vbtl 在构造函数调用后才建立，因而构造函数不可能成为虚函数。从实际含义上看，在调用构造函数时还不能确定对象的真实类型（因为子类会调父类的构造函数）；而且构造函数的作用是提供初始化，在对象生命期只执行一次，不是对象的动态行为，也没有太大的必要成为虚函数。

1.3.14 说说模板类是在什么时候实现的

  1. 模板实例化：模板的实例化分为显示实例化和隐式实例化，前者是研发人员明确的告诉模板应该使用什么样的类型去生成具体的类或函数，后者是在编译的过程中由编译器来决定使用什么类型来实例化一个模板不管是显示实例化或隐式实例化，最终生成的类或函数完全是按照模板的定义来实现的

  2. 模板具体化：当模板使用某种类型类型实例化后生成的类或函数不能满足需要时，可以考虑对模板进行具体化。具体化时可以修改原模板的定义，当使用该类型时，按照具体化后的定义实现，具体化相当于对某种类型进行特殊处理。

  3. 代码示例：

    #include <iostream>
using namespace std;

// #1 模板定义
template<class T>
struct TemplateStruct
{
    TemplateStruct()
    {
        cout << sizeof(T) << endl;
    }
};

// #2 模板显示实例化
template struct TemplateStruct<int>;

// #3 模板具体化
template<> struct TemplateStruct<double>
{
    TemplateStruct() {
        cout << "--8--" << endl;
    }
};

int main()
{
    TemplateStruct<int> intStruct;
    TemplateStruct<double> doubleStruct;

    // #4 模板隐式实例化
    TemplateStruct<char> llStruct;
}

    运行结果：

    4
--8--
1

1.3.15 说说类继承时，派生类对不同关键字修饰的基类方法的访问权限

类中的成员可以分为三种类型，分别为public成员、protected成员、public成员。类中可以直接访问自己类的public、protected、private成员，但类对象只能访问自己类的public成员。

  1. public继承：派生类可以访问基类的public、protected成员，不可以访问基类的private成员；
    派生类对象可以访问基类的public成员，不可以访问基类的protected、private成员。
  2. protected继承：派生类可以访问基类的public、protected成员，不可以访问基类的private成员；
    派生类对象不可以访问基类的public、protected、private成员。
  3. private继承：派生类可以访问基类的public、protected成员，不可以访问基类的private成员；
    派生类对象不可以访问基类的public、protected、private成员。

1.3.16 简述一下移动构造函数，什么库用到了这个函数？

C++11中新增了移动构造函数。与拷贝类似，移动也使用一个对象的值设置另一个对象的值。但是，又与拷贝不同的是，移动实现的是对象值真实的转移（源对象到目的对象）：源对象将丢失其内容，其内容将被目的对象占有。移动操作的发生的时候，是当移动值的对象是未命名的对象的时候。这里未命名的对象就是那些临时变量，甚至都不会有名称。典型的未命名对象就是函数的返回值或者类型转换的对象。使用临时对象的值初始化另一个对象值，不会要求对对象的复制：因为临时对象不会有其它使用，因而，它的值可以被移动到目的对象。做到这些，就要使用移动构造函数和移动赋值：当使用一个临时变量对对象进行构造初始化的时候，调用移动构造函数。类似的，使用未命名的变量的值赋给一个对象时，调用移动赋值操作。

移动操作的概念对对象管理它们使用的存储空间很有用的，诸如对象使用new和delete分配内存的时候。在这类对象中，拷贝和移动是不同的操作：从A拷贝到B意味着，B分配了新内存，A的整个内容被拷贝到为B分配的新内存上。
而从A移动到B意味着分配给A的内存转移给了B，没有分配新的内存，它仅仅包含简单地拷贝指针。
看下面的例子：

// 移动构造函数和赋值
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class Example6 {
    string* ptr;
public:
    Example6 (const string& str) : ptr(new string(str)) {}
    ~Example6 () {delete ptr;}
    // 移动构造函数，参数x不能是const Pointer&& x，
    // 因为要改变x的成员数据的值；
    // C++98不支持，C++0x（C++11）支持
    Example6 (Example6&& x) : ptr(x.ptr) 
    {
        x.ptr = nullptr;
    }
    // move assignment
    Example6& operator= (Example6&& x) 
    {
        delete ptr; 
        ptr = x.ptr;
        x.ptr=nullptr;
        return *this;
    }
    // access content:
    const string& content() const {return *ptr;}
    // addition:
    Example6 operator+(const Example6& rhs) 
    {
        return Example6(content()+rhs.content());
    }
};
int main () {
    Example6 foo("Exam");           // 构造函数
    // Example6 bar = Example6("ple"); // 拷贝构造函数
    Example6 bar(move(foo));     // 移动构造函数
                                // 调用move之后，foo变为一个右值引用变量，
                                // 此时，foo所指向的字符串已经被"掏空"，
                                // 所以此时不能再调用foo
    bar = bar+ bar;             // 移动赋值，在这儿"="号右边的加法操作，
                                // 产生一个临时值，即一个右值
                                 // 所以此时调用移动赋值语句
    cout << "foo's content: " << foo.content() << '\n';
    return 0;
}

执行结果：

foo's content: Example
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