【構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)】

通常我們的看法是：當(dāng)定義一個(gè)類的時(shí)候，如果沒有為它寫一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，系統(tǒng)將幫我們生成一個(gè)，并完成成員的初始化。但是，從編譯器來(lái)看，上述看法中的兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)都不夠正確。編譯器只會(huì)在編譯需要的情況下（nontrivial的條件）自動(dòng)生成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)。一般包括下面四種情況：1.類中包含的數(shù)據(jù)成員有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)；2.其基類包含默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)；3.具有虛成員函數(shù)；4.虛繼承至某個(gè)類。其他情況被稱為是trivial，編譯器將不會(huì)添加一個(gè)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。把握好編譯器需要才添加這個(gè)前提，很容易理解為什么要添加默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。默認(rèn)函數(shù)完成編譯器需要做的一些事情，包括初始化基類，虛指針等。搞清楚這個(gè)概念有助于了解構(gòu)造函數(shù)的存在意義。構(gòu)造函數(shù)是為了完成對(duì)象的初始化（即初始化分配來(lái)的空間），與空間的分配沒有關(guān)系，而我們會(huì)經(jīng)常自覺不自覺的混淆這個(gè)概念，在處理一些問(wèn)題（比如new操作符）的時(shí)候，理解不夠清晰。現(xiàn)在了解了編譯器的原理，可以加深對(duì)構(gòu)造函數(shù)的認(rèn)識(shí)。

另外如果一個(gè)類中被定義了一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，編譯器也會(huì)根據(jù)它的需求擴(kuò)充該構(gòu)造函數(shù)。考慮下面一段代碼：

class A
{
 virtual void aMethod() {}
};

class B :
 public A
{
public:
 A(int i) : aValue(i) {}

 virtual void aMethod() {}

private:
 int aValue;
};

它的構(gòu)造函數(shù)會(huì)被擴(kuò)充成大概下面的樣子：

 A* A::A(A* this, int i)
{
 // 1.如果有虛基類會(huì)被先行調(diào)用

 // 2.基類的構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用（可視為遞歸過(guò)程）
 B::B();

 // 3.初始化虛指針

 // 4.展開初始化列表，如果有數(shù)據(jù)元素有默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)將被調(diào)用
 aValue(i);

 // 5.構(gòu)造函數(shù)實(shí)體
}

請(qǐng)注意虛表和虛指針被初始化的位置。它處于基類構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用后，本身內(nèi)容被執(zhí)行之前。也就是如果在該類基類的構(gòu)造函數(shù)中放置一個(gè)虛函數(shù)，它執(zhí)行的內(nèi)容是定義在基類本身的版本（也許你想調(diào)用子類的實(shí)現(xiàn)版本），這個(gè)概念與其他的虛函數(shù)的調(diào)用不一樣（其他調(diào)用的都是屬于子類的版本）。因?yàn)樵诨悩?gòu)造的時(shí)候，虛指針依然指向基類的虛表，只有初始化虛指針后才會(huì)生成子類的虛表。這中虛表構(gòu)建的方式和其他一些語(yǔ)言會(huì)有所不同（比如C#），所以當(dāng)你在你的構(gòu)造函數(shù)中放置虛函數(shù)時(shí)（通常不建議這樣做），請(qǐng)保證你是真的要使用本身版本的虛函數(shù)。

默認(rèn)析構(gòu)函數(shù)與默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的問(wèn)題類似。即，只有在編譯期需要的時(shí)候生成，目地是完成清理的工作，與空間回收無(wú)關(guān)。而且，析構(gòu)函數(shù)并不一定要于構(gòu)造函數(shù)配對(duì)。比如類中只是有一個(gè)虛函數(shù)的時(shí)候，就不必生成默認(rèn)析構(gòu)函數(shù)。所有的析構(gòu)和構(gòu)造對(duì)稱出現(xiàn)的想法，都只是我們出于美學(xué)的主觀臆斷罷了。而對(duì)析構(gòu)函數(shù)的擴(kuò)展，其順序與構(gòu)造函數(shù)相反，這一點(diǎn)倒是符合了對(duì)稱性。

【拷貝構(gòu)造函數(shù)】

 C++的每個(gè)類型中都有一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)（伴隨著一個(gè)復(fù)制操作符），如果類中沒有顯性的聲明，系統(tǒng)會(huì)安插一個(gè)（想一想，為什么是必須添加的），以完成由一個(gè)已有對(duì)象復(fù)制生成新的對(duì)象。拷貝構(gòu)造函數(shù)可以分成兩種。一種是按位拷貝（bitwise copy），另一種是按成員拷貝（member copy）。所謂按位拷貝就是指把一個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中的每一位，一一拷貝到另一個(gè)新的位置，它的特點(diǎn)是拷貝速度快。而按函數(shù)拷貝就是分別調(diào)用各成員的拷貝構(gòu)造函數(shù)，依次拷貝所需的成員，其特點(diǎn)是控制力強(qiáng)，可以選擇需要拷貝的成員，或者對(duì)成員做特殊的處理。系統(tǒng)自動(dòng)生成的拷貝構(gòu)造函數(shù)通常是按位拷貝，但在某些情況（這些情況和上面生成構(gòu)造函數(shù)的情況類似）下會(huì)采用按成員拷貝。

為什么需要按函數(shù)拷貝，舉個(gè)例子就理解這個(gè)問(wèn)題。假設(shè)下面這樣一個(gè)繼承體系：設(shè)定B類是A類的子類，且A, B的對(duì)象大小不等，并B重載A的一個(gè)虛方法。當(dāng)一個(gè)B對(duì)象拷貝到另一個(gè)B對(duì)象中，按位拷貝不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。但如果把一個(gè)B對(duì)象拷貝到一個(gè)A對(duì)象上，再簡(jiǎn)單的應(yīng)用按位拷貝就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。可能vptr被切割掉了（如果vptr放在對(duì)象的最后），要不即使不被切割掉也不會(huì)被正確設(shè)置（A對(duì)象和B對(duì)象的虛指針指向了同一個(gè)虛表）。因此在這種場(chǎng)合下，按位拷貝就不夠用了，系統(tǒng)會(huì)安插一個(gè)具有成員拷貝的拷貝構(gòu)造函數(shù)，對(duì)虛指針的拷貝問(wèn)題進(jìn)行特別的處理。

理解這個(gè)問(wèn)題的益處在于可以幫助寫出更有效的代碼。通常我們寫類的拷貝構(gòu)造函數(shù)都會(huì)采用成員拷貝的方式。但其實(shí)很多時(shí)候更好的方式是先做一個(gè)按位拷貝，再修改不符合按位拷貝的內(nèi)容。這樣做不僅編碼簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行的也更加高效。

理解該問(wèn)題另一個(gè)益處是幫助我們理解自定義拷貝構(gòu)造函數(shù)的時(shí)機(jī)。編譯器安插的拷貝構(gòu)造函數(shù)，無(wú)論是哪種方式，都是一個(gè)淺拷貝。因?yàn)檫@對(duì)于編譯器來(lái)說(shuō)，以足夠保證它不會(huì)出錯(cuò)了。但如果我們類型中涉及到指針類型的成員時(shí)候，我們可能需要的是一個(gè)深拷貝。這對(duì)于編譯器來(lái)說(shuō)不重要，但對(duì)于保證我們所需的程序邏輯是很重要的。只有在這種編譯器無(wú)法滿足需求的情況下才使用自定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，除此之外都不用畫蛇添足。因?yàn)椴坏黾恿斯ぷ髁浚€很有可能降低了效率（當(dāng)用成員拷貝頂替了位拷貝時(shí)）。

【動(dòng)態(tài)分配】

眾所周知，C++在運(yùn)行期間在堆上管理內(nèi)存通常采用new和delete操作符。但new操作有時(shí)候不僅僅是等價(jià)于調(diào)用new操作符以完成空間的分配。比如int *pi = new int(5)。它相當(dāng)于先調(diào)用new操作符：int *pi = __new(sizeof(int))，用以完成空間分配；再調(diào)用*pi = 5，用以完成初值設(shè)定。而深入一些來(lái)說(shuō)，new操作符所作的內(nèi)存分配也不是簡(jiǎn)單的按需分配。當(dāng)分配失敗的時(shí)候，會(huì)調(diào)用new_handler來(lái)進(jìn)行一些處理（可能包括回收空間，輸出信息等等），然后再重新分配直至分配成功或new_handler不再處理位置。因此，我們有時(shí)候只需要重寫new_handler的行為就可以達(dá)到我們的目的（比如自定義重分配方式），而不再需要重寫new操作符，這樣降低了工作的難度。只有真正需要改變內(nèi)存分配策略的時(shí)候，才需要重載new操作符。

相比較delete操作符所做的事情比較純粹，就是釋放對(duì)象占用的堆中的空間。但我們?nèi)绾沃缹?duì)象占用了多大的空間，我們?cè)撫尫哦嗌倏臻g呢？常規(guī)的做法是在new的時(shí)候安插一個(gè)cookie，里面存放對(duì)象大小等信息，在delete的時(shí)候，函數(shù)訪問(wèn)該cookie，重而保證正確的釋放。很明顯，cookie的插入增加了對(duì)象的大小，降低了操作的效率，還會(huì)出現(xiàn)安全性的問(wèn)題。所以當(dāng)程序中有大量的小對(duì)象存在，或者是需要頻繁獲取和釋放空間的時(shí)候，往往會(huì)常用一些更具技巧性的分配方案，以滿足需求（比如，池化分配）。

數(shù)組的分配與單個(gè)對(duì)象的分配問(wèn)題類似，可以簡(jiǎn)單的視為連續(xù)分配n個(gè)對(duì)象空間。只是為了保證delete的正確執(zhí)行，在數(shù)組對(duì)象分配的時(shí)候，還需要多安插一些信息。

而除了常見的new操作符外，C++還支持另一種被稱為Placement operator new的操作符，它多接受一個(gè)void*指針類型，默認(rèn)情況下，是用于在指定地址開始分配空間（更確切的說(shuō)法應(yīng)該在該子句前加上優(yōu)先）。當(dāng)然也有的時(shí)候，通過(guò)重載，void*也會(huì)指向其他對(duì)象（比如ostream對(duì)象），用已完成其他的特殊功能（比如書寫日志）。不論哪種，都需要保證placement new和placement delete成對(duì)出現(xiàn)，這樣才能完成正常的空間回收。

【變量管理】

當(dāng)在一個(gè)函數(shù)中構(gòu)造了一個(gè)對(duì)象（棧中），會(huì)在離開函數(shù)域的時(shí)候析構(gòu)這個(gè)對(duì)象。如果在函數(shù)頭構(gòu)造了該對(duì)象，而該函數(shù)有多個(gè)出口（return語(yǔ)句），編譯器就會(huì)在每個(gè)出口前調(diào)用該對(duì)象析構(gòu)函數(shù)。因此，我們最好在第一次使用該對(duì)象前構(gòu)造該對(duì)象，這不僅僅是一種良好的編程習(xí)慣，有利于閱讀和理解，并且也是一種減少無(wú)謂的代碼損失的好方法。

另外一個(gè)特殊變量是全局變量。程序中任何代碼調(diào)用全局變量的時(shí)候，都要保證全局變量已經(jīng)按要求完成初始化。因此，系統(tǒng)會(huì)需要在進(jìn)入main函數(shù)后首先初始化全局變量，在離開main函數(shù)前，清理全局變量。一種實(shí)現(xiàn)方法，是在編譯每個(gè)全局變量的時(shí)候，為該變量添加一個(gè)用于構(gòu)造的函數(shù)（eg. __sti_xxx()）和用于釋放的函數(shù)（eg. __std_xxx()）。完成編譯后，還需要收集所有用于全局變量構(gòu)造和釋放的函數(shù)把它們放入兩個(gè)特殊的函數(shù)中（eg. _main()和exit()）。把它們分別放在main()函數(shù)的入口和出口處。用于在進(jìn)入main后初始化和離開main前解構(gòu)。收集的具體實(shí)現(xiàn)取決于編譯器，如果編譯器支持跨平臺(tái)性，對(duì)文件的操作要特別小心，避免調(diào)用平臺(tái)文件格式相關(guān)的操作代碼。