C/C++编程：绝对不要在构造和析构函数中调用虚函数

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2023-01-19 10:57 139阅读 0赞

# 原因 #

加入你有个类继承体系，用来塑模股市交易比如买进、卖出等，这样的交易一定要经过审计，所以每当创建一个交易对象，在审计日志(audit log)中也需要创建一笔适当基类

class Transaction{
           // 所有交易的基类
    public:
    	Transaction();                    
    	virtual void logTransaction() const = 0;   // 做出一份因类型不同而不同的日志记录
    };
    
    Transaction::Transaction(){
        
    	//...
    	logTransaction();                  // 最后动作是记录这笔交易
    }
    
    class BugTransaction : public Transaction{
        
    public: 
    	virtual void logTransaction() const ;   // 记录这种类型的交易
    }
    
    class SellTransaction : public Transaction{
        
    public: 
    	virtual void logTransaction() const ;   // 记录这种类型的交易
    }

现在，当如下被执行，会发生什么事情？

BugTransaction  b;

无疑会有一个BugTransaction 构造函数被调用，但首先Transaction构造函数一定会被更早的调用：**派生类对象内的基类成分会在派生类自身成分被构造之前先构造妥当**。Transaction构造函数的最后一个虚函数：这时被调用的是Transaction内的版本，而不是BugTransaction 内的版本—即使目前即将建立的对象类型是BugTransaction。是的，**基类构造期间虚函数绝不会下降到派生类阶层**。取而代之的是，对象的作为就像隶属于基类一样，非正式的说法是：在基类构造期间，虚函数不是虚函数。

这是有原因的。**由于基类构造函数的执行更早于派生类构造函数，当基类构造函数执行时派生类的成员变量尚未初始化。如果此期间调用的虚函数下降至派生类阶层，要知道派生类的函数几乎必然取用local成员变量，而那些成员变量尚未初始化**。这会导致不明确行为，记住，绝不可以使用对象内部尚未初始化的成分。

更本质的原因是：**在派生类对象的基类构造期间，对象的类型是基类而不是派生类。不只是虚函数会被编译器解析至基类，如使用运行期类型类型(比如dynamic\_cast)，也会把对象视为基类**。当构造基类时，派生类成分还没有被初始化，所以面对它们，最安全的做法是视它们不存在。对象在派生类构造函数开始执行前不会称为一个派生类对象。

相同道理也适用于析构函数。一旦派生类析构函数开始执行，对象内的派生类成员变量便呈现未定义值。所以C++视它们彷佛不存在。进入基类析构函数后对象也就成为了一个基类对象，而C++的任何部分包括虚函数、dynamic\_cast等待也就那么看待它。

本例中Transaction构造函数直接调用一个虚函数，因为logTransaction函数在Transaction内是个纯虚函数。除非它被定义(不太有希望，但是有可能)，否则程序无法连接，因为链接器找不到必要的Transaction::logTransaction实现代码。

但是侦测"构造函数或者析构函数运行期间是否调用虚函数"不总是这么轻松。如果Transaction有多个构造函数，每个都需要指向某些相同工作，那么必须代码重复的一个优秀做法是把共同的初始化代码(包括logTransaction的调用)放进一个初始化函数比如init内：

class Transaction{
        
    public:
    	Transaction(){
        
    		init();
    	}
    
    private:
    	void init(){
        
    		//...
    		logTransaction(); 
    	}
    }

这段代码和上面的作用一样，但是暗藏错误，因为它通常不会引发任何编译器和链接器的抱怨：此时由于logTransaction是Transaction内的纯虚函数，当纯虚函数被调用，大部分程序会终止程序(通常会对此结果发出一个信息)，然而如果logTransaction是一个非纯虚函数并在Transaction内带有一份实现代码，就会调用Transaction::logTransaction的版本，并且程序正常运行。这与预期不符。唯一能够避免此问题的做法是：确定你的构造函数和析构函数都没有调用虚函数，而它们调用的所有函数都服从同一约束。

但你如何确保每次一有Transaction继承体系上的对象被创建，就会有适当版本的logTransaction被调用呢？

*  方法一：在Transaction类内将logTransaction函数改为non-virtual，然后要求派生类构造函数传递必要信息给Transaction构造函数，而后那个构造函数就可以安全的调用non-vritual logTransaction：

class Transaction{
           // 所有交易的基类
    public:
    	explicit Transaction(const std::string& logInfo);                    
    	void logTransaction(const std::string& logInfo) const;   
    };
    
    Transaction::Transaction(const std::string& logInfo){
        
    	//...
    	logTransaction(logInfo);                
    }
    
    class BuyTransaction : public Transaction{
        
    public:
    	BuyTransaction (parameters)
    		: BuyTransaction (parameters){
           //将log信息传给基类构造函数
    
    	}
    private:
    	static std::string createLogString(parameters);
    };

换句话说由于你无法使用虚函数从基类向下调用，在构造期间，你可以借由"令派生类将必要的构造信息向上传递到基类构造函数"替换而加以弥补

注意BuyTransaction 内的private static函数createLogString的运用：比起在成员初始化列表内给予记录所需数据，利用辅助函数场景一个值传给基类构造函数更好。令此函数为static，也就不可能意外指向"初期未成熟的BuyTransaction 对象内尚未初始化的成员"。这很重要，正是因为"那些成员变量处于未定义状态"，所以"在基类构造和析构期间遇到的虚函数不可下降至派生类"

# 记住 #

*  在构造和析构期间不要调用虚函数，因为这类调用从不下降到派生类对象