C++普通类，派生类，虚基类的成员构造顺序以及构造函数调用顺序详解

电玩女神 2024-03-27 09:00 90阅读 0赞

#### 目录 ####

*   *  前言
     *  普通类构造析构顺序
     *   *  解析
         *  依赖关系产生的错误
     *  派生类构造析构顺序
     *   *  解析
         *  扩展菱形多继承场景
     *  含虚基类的派生类构造析构顺序
     *   *  解析
         *  扩展菱形多继承场景(引入虚继承)

### 前言 ###

C++规定“**对象的析构过程必须与其构造过程相反**”这一语法规则。

因此我们研究透彻了构造过程，那么析构过程自然就是相反的;

(因为一个类的成员初始化和析构，类似一个压栈与弹栈的过程)

### 普通类构造析构顺序 ###

*  按照成员变量生命的顺序构造

#include<iostream>
    
    int i = 1;
    
    using namespace std;
    class A 
    {
        
    public:
    	A():a(i++),b(i++) {
        } //i为全局变量，初始值为1
    	int b;
    	int a;
    };
    int main()
    {
        
    	A x;
    	cout << x.a <<' '<< x.b << endl; //运行结果2  1 ;
    	return 0;
    }

可以看到，虽然我们在类型A默认构造中的**初始化列表里指定了构造顺序**: 先构造a成员，再构造b成员;

**事实上**，**还是按照成员变量的声明顺序**，先构造了b成员为1，再构造了a成员为2！

#### 解析 ####

**对象的析构过程必须与其构造过程相反**：

一个类有不止一个构造函数，但是只有一个析构函数!

如果这些构造函数对成员的初始化顺序各不相同，那么在析构这个类的对象时，应当遵循什么样的成员析构顺序呢？难到要对构造改类对象时的初始化顺序进行某种方式的记录吗？

实际上，析构函数是不会关心这个类的对象是使用哪个构造函数构造出来的，但同时又要匹配一个确定的析构顺序，那么显然编译器只能根据类**声明中成员变量的出现顺序来制定成员变量的初始化顺序**，**紧接着相反的析构的顺序也就确定了;**

#### 依赖关系产生的错误 ####

**若成员的初始化存在某种依赖时**，**应当在类声明中给出注释以进行说明**，而不是将正确顺序写在某个构造函数里，应当着重注意声明顺序，避免不必要的错误。  
![在这里插入图片描述][ccf997ab321042439740565948fe17bb.png]

**初始化定义的顺序**是先a后b，但编译器实际上是按照**声明顺序**先b后a的，所以b(a)先被初始化为随机值，随后a才被初始化为1;

### 派生类构造析构顺序 ###

*  派生类构造函数的调用顺序是**按照继承的层次自顶向下、从基类再到派生类的**。
 *  类的构造，析构函数不能直接被继承，因此**派生类构造函数总是 先 调用其直接基类构造函数 再 执行其他代码**（其他代码遵循普通函数声明顺序进行构造）;

> (**间接基类**不能直接去调用，比如C继承B，B继承A，如果C(调用**间接基类A**)和B(调用**直接基类A**)的构造，那就是无意义的构造两次，浪费资源毫无益处)

#include<iostream>
    
    using namespace std;
    
    
    //多继承场景
    class A//定义基类A
    {
        
    public:
    	A()  {
         cout << "调用构造函数 A()" << endl; } 
    
    	~A() {
         cout << "调用析构函数 ~A()" << endl; }
    };
    class B : public A
    {
        
    public:
    	B() {
         cout << "调用构造函数 B()" << endl; } 
    
    	~B() {
         cout << "调用析构函数 ~B()" << endl; }
    };
    class C : public B 
    {
        
    public:
    	C()  {
         cout << "调用构造函数 C()" << endl; }
    
    	~C() {
         cout << "调用析构函数 ~C()" << endl; }
    };
    
    
    int main()
    {
        
    	C c;
    
    	return 0;
    }

运行结果:

![在这里插入图片描述][1c34fae95d4a4e6a8462cfbc5df32203.png]

#### 解析 ####

根据调试可以发现:

编译器为了初始化C，先调用了C的构造函数，紧接着C在定义其他变量前，有继承关系，**则C的构造函数自动调用其直接基类B的构造函数**，B在完成其构造函数前，有继承关系**则B的构造函数又自动调用其直接基类A的构造函数**;

**那么最先完成构造函数的是最顶层A类**，紧接着B类完成基类A的初始化，**B类的构造也进一步完成**，到了最底层C类，直接基类B和间接基类A(B也把他的构造调用了)都构造好了，**然后才是C也完成了他的构造函数**; (如果有其他变量，则在上述继承顺序构造的基础上，再加上遵循普通函数的声明顺序进行构造;)

> 析构顺序类似于压栈和弹栈，刚好相反;

#### 扩展菱形多继承场景 ####

//菱形 多继承场景
    class A//定义基类A
    {
        
    public:
    	A() {
         cout << "调用构造函数 A()" << endl; }
    
    	~A() {
         cout << "调用析构函数 ~A()" << endl; }
    };
    class B : public A
    {
        
    public:
    	B() {
         cout << "调用构造函数 B()" << endl; }
    
    	~B() {
         cout << "调用析构函数 ~B()" << endl; }
    };
    class C : public A
    {
        
    public:
    	C() {
         cout << "调用构造函数 C()" << endl; }
    
    	~C() {
         cout << "调用析构函数 ~C()" << endl; }
    };
    class D : public B,public C
    {
        
    public:
    	D() {
         cout << "调用构造函数 D()" << endl; }
    
    	~D() {
         cout << "调用析构函数 ~D()" << endl; }
    };
    
    int main()
    {
        
    	D d;
    
    	return 0;
    }

那么执行结果是:

![在这里插入图片描述][848f4b9502e548c4918bf42e89f99449.png]

显然能看到，出现看了菱形继承 数据二义性的问题!

### 含虚基类的派生类构造析构顺序 ###

class A//定义基类A
    {
        
    public:
    	A() {
        cout<<"调用A构造函数"<<endl;} 
    };
    class B : virtual public A //A作为B的虚基类
    {
        
    public:
    	B() :A() {
        cout<<"调用B构造函数"<<endl;} 
    };
    class C :  public B //B作为C的直接基类
    {
        
    public:
    	C() :A() ,B(){
        cout<<"调用C构造函数"<<endl;} 
    };
    
    int main()
    {
        
    	C c;
    
    	return 0;
    }

运行结果:

![在这里插入图片描述][eaf32b76426f4e4cbe7edb19c22dfe6b.png]

虽然运行结果类似，但通过调试可以看到,与上面普通的派生类调用构造规则不同!

这次编译器**直接从C类的构造函数中，先执行了A类的构造函数再执行了B类的构造函数**！显然，C不但执行了直接基类A的构造，也执行了间接基类B的构造;

#### 解析 ####

如果出现虚继承，某个类型含有虚基类时，最后的派生类中不仅要负责对其直接基类进行初始化，还要负责对直接基类的虚基类初始化

C++编译系统只执行最后的派生类对虚基类的构造函数的调用，而忽略虚基类A的其他派生类(如类B)  
对虚基类A的构造函数的调用，这就保证了虚基类的数据成员不会被多次初始化。

#### 扩展菱形多继承场景(引入虚继承) ####

#include<iostream>
    
    using namespace std;
    
    //虚继承，菱形继承
    class A//定义基类A
    {
        
    public:
    	A() {
         cout << "调用A构造函数" << endl; }
    };
    class B : virtual public A
    {
        
    public:
    	B() :A() {
         cout << "调用B构造函数" << endl; }
    };
    class C :virtual public A 
    {
        
    public:
    	C() :A() {
         cout << "调用C构造函数" << endl; }
    };
    class D : public B,public C 
    {
        
    public:
    	D() :A(),B(),C() {
         cout << "调用D构造函数" << endl; }
    };
    
    
    
    int main()
    {
        
    	D d;
    
    	return 0;
    }

![在这里插入图片描述][15310dab3a45430dba134e2869b0e29f.png]

（这不就是菱形继承解决了重复初始化造成的数据二义性的原理嘛~!）

[ccf997ab321042439740565948fe17bb.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/796273d4ada34640b4c763d9f422c68c.png
[1c34fae95d4a4e6a8462cfbc5df32203.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/4f3b6a017030415ab286af81ae0aaf89.png
[848f4b9502e548c4918bf42e89f99449.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/f5f045ea8c8d4324a25dcfc6b65dfc62.png
[eaf32b76426f4e4cbe7edb19c22dfe6b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/79bad46068cb40ffa794918872d832df.png
[15310dab3a45430dba134e2869b0e29f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/2826275f43ef4af69f1ed410ca791727.png