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C++中的new/delete、构造/析构函数、dynamic_cast分析

时间:2021-07-30 12:58     来源/作者:子宇24

1,new 关键字和 malloc 函数区别(自己、功能、应用):

    1,new 关键字是 C++ 的一部分:

       1,如果是 C++ 编译器,则肯定可以用 new 申请堆空间内存;

    2,malloc 是由 C 库提供的函数:

       1,如果没有相应的库,malloc 将不能使用;

       2,有些特殊的嵌入式开发中,少了 C 库,则就不能动态内存分配;

    3,new 以具体类型为单位进行内存分配;

       1,面向对象中一般用 new,不用 malloc;

    4,malloc 以字节为单位进行内存分配;

    5,new 在申请内存空间时可进行初始化;

       1,触发构造函数调用;

    6,malloc 仅根据需要申请定量的内存空间;

       1,对象的创建只能用 new,malloc 不适合面向对象开发;

2,下面代码输出什么?为什么?见 new 和 malloc 的区别编程实验:

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
using namespace std;
class Test
{
  int* mp; //为了说明 free() 可能造成内存泄漏问题而添加的成员变量;
public:
  Test()
  {
    cout << "Test::Test()" << endl;
    mp = new int(100); // 申请 4 个字节堆空间并初始化为 100;
    cout << *mp << endl;
  }
  ~Test()
  {
    delete mp; // 析构函数归还堆空间;但是如果仅仅用 free() 函数归还堆空间,这里析构函数没有调用,则对象没有摧毁,那么就造成了堆空间泄漏,这在大型项目开发中是不可原谅的;
    cout << "~Test::Test()" << endl;
  }
};
int main()
{
  Test* pn = new Test; // 第一步申请堆空间,第二步(申请成功后)在堆空间上调用构造函数、因为需要初始化;
  Test* pm = (Test*)malloc(sizeof(Test)); // 这行代码运行完后,pm 并没有指向合法的对象,它仅仅指向一片内存空间而已,这个时候这片内存空间不能够成为一片合法的对象,因为就没有对象;
  delete pn; // 动态归还堆空间;第一步 delete 触发析构函数调用,摧毁对象,第二步归还堆空间;在归还堆空间的时候,要先摧毁掉对象,否则容易出现内存泄漏;
  free(pm); // 动态规划堆空间;仅归还堆空间,不触发析构函数调用;这里不能用 delete pm,因为这样会对非法对象调用构造函数,而对于析构函数中的 delete mp 来说,这样的影响是深远的,不知道什么时候就会带来 bug,且不可调试,只能通过“代码走查”的方式来检查是不是混用了两种类型的申请释放堆空间函数;
  return 0;
}

1,结论:

       1,free() 可以释放由 new 申请来的堆空间,但是 free() 不会进行析构函数的调用,因此有可能造成内存泄漏;

       2,new 和 delete,malloc 和 free 只能匹配使用,不能混用;

3,new 和 malloc 的区别(自己、功能、应用):

    1,new 在所有 C++ 编译器中都被支持;

    2,malloc 在某些系统开发中是不能调用的;

    3,new 能够触发构造函数的调用;

    4,malloc 仅分配需要的内存空间;

    5,对象的创建只能使用 new;

    6,malloc 不适合面向对象开发;

4,下面的代码输出什么?为什么?

    1,代码示例:

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int main()
{
  Test* pn = new Test; // 调用构造函数;
  test* pm = (Test*)malloc(sizeof(Test)); // 仅申请堆空间;
  delete pn; // 调用析构函数;
  free(pm); // 仅释放堆空间;
   return 0;
}

5,delete 和 free 的区别(自己、功能、应用):

    1,delete 在所有 C++ 编译器中都被支持;

    2,free 在某些系统开发中是不能调用;

    3,delete 能够触发析构函数的调用;

    4,free 仅归还之前分配的内存空间;

    5,对象的销毁只能使用 delete;

    6,free 不适合面向对象开发。

6,构造函数是否可以成为虚函数?析构函数是否可以成为虚函数?

7,构造函数不可能成为虚函数:

    1,在构造函数执行结束后,虚函数表指针才会被正确的初始化;

       1,C++ 里面的多态是通过虚函数表和指向虚函数表指针完成的,虚函数表指针是由编译器创建的,同时也是由编译器进行初始化,在构造函数执行结束之后,虚函数表的指针才会被正确进行初始化;

       2,在构造函数执行的过程当中,虚函数表的指针有可能是没有被正确初始化的,因为对于虚函数表和虚函数表指针的实现,对于不同的 C++ 编译器而言,实现有可能不一样,但是所有的 C++ 编译器都会保证在构造函数执行结束后,虚函数表指针肯定会被正确的初始化,在这之前,是没有保证的;

       3,所以构造函数不可能成为虚函数,创建一个对象的时候,我们需要构造函数来初始化虚函数表的指针,因此构造函数相当于一个入口点,这个入口点负责虚函数调用的前期工作,这个入口点当然不可能是虚函数;

8,析构函数可以成为虚函数:

    1,析构函数在对象销毁之前被调用,对象销毁之前意味着虚函数指针是正确的指向对应的虚函数表的;

    2,建议在设计类时将析构函数声明为虚函数(工程中设计一个父类的析构函数为虚函数);

       1,赋值兼容性申请子类对象给父类指针时,当 delete 作用在指针上时,编译器会直接根据指针类型(此时是父类)来调用相应的析构函数,若父类加上 virtual,编译器可以根据指针指向的实际对象(此时是子类)决定如何调用析构函数(多态);

9,构造、析构、虚函数编程实验:

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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Base
{
public:
  Base() // 若申请为析构函数,则编译器在此处显示:error:constructors cannot be declared virtual.
  {
    cout << "Base()" << endl;
  }
  virtual void func()
  {
    cout << "Base::func()" << endl;
  }
  virtual ~Base() // 申请为虚函数时,编译器无显示
  
    cout << "~Base()" << endl;
  }
};
class Derived : public Base
{
public:
  Derived()
  {
    cout << "Derived()" << endl;
  }
  virtual void func()
  {
    cout << "Derived::func()" << endl;
  }
  ~Derived()
  {
    cout << "~Derived()" << endl;
  }
};
int main()
{
  Base* p = new Derived();
  // ...
  delete p; // 期望调用完子类析构函数再调用父类的析构函数;但是如果父类没有申请为析构函数,则只调用父类析构函数;这是因为此时删除的是一个父类的指针,由于并没有将析构函数申请为 virtual,因此在这样情况下,编译器直接根据指针 p 的类型来决定调用哪一个构造函数,由于指针 p 的类型是父类的类型,所以编译器直接暴力认为调用父类构造函数就可以了;当将父类的虚函数声明为 virtual 时,编译器就不会简单的根据指针 p 的类型来简单调用父类的或者是子类的析构函数了,这个时候由于析构函数是虚函数,所以在执行这行代码的时候,编译器会根据指针 p 指向的实际对象来决定如何调用析构函数,这是多态;
  return 0;
}

1,工程中设计一个类作为父类出现时,我们都要将析构函数声明为虚函数,否 则就有可能产生内存泄漏,因为有可能跳过子类析构函数的调用,如果子类     析构函数中有释放资源的操作(动态内存空间),则后果不堪设想;

10,构造函数中是否可以发生多态?析构函数中是否可以发生多态?

11,构造函数中(构造函数中调用虚函数)不可能发生多态行为:

    1,在构造函数执行时,虚函数表指针未被正确初始化;

12,析构函数中(析构函数中调用虚函数)不可能发生多态行为:

    1,在析构函数执行时,虚函数表指针可能已经被摧毁;

13,析构函数和构造函数中(调用虚函数时)不能发生多态行为,只调用当前类中的函数版本;

    1,构造函数和析构函数中调用虚函数实验:

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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Base
{
public:
  Base()
  {
    cout << "Base()" << endl;
    func();
  }
  virtual void func()
  {
    cout << "Base::func()" << endl;
  }
  virtual ~Base()
  {
    func();
    cout << "~Base()" << endl;
  }
};
class Derived : public Base
{
public:
  Derived()
  {
    cout << "Derived()" << endl;
    func();
  }
  virtual void func()
  {
    cout << "Derived::func()" << endl;
  }
  ~Derived()
  {
    func();
    cout << "~Derived()" << endl;
  }
};
int main()
{
  Base* p = new Derived(); // 打印 Base(),Base::func(),Derived(),Derived::func(),               
  // ...
  delete p; // 打印 Derived::func(),~Derived(),Base::func(), ~Base();
  return 0;
}

14,继承中如何正确的使用强制类型转换?

    1,dynamic_cast 是与继承相关的类型转换关键字;

    2,dynamic_cast 要求相关的类中必须有虚函数;

    3,用于有直接或者间接继承关系的指针(引用)之间;

       1,指针:

           1,转换成功:得到目标类型的指针;

           2,转换失败:得到一个空指针;

       2,引用:

           1,转换成功:得到目标类型的引用;

           2,转换失败:得到一个异常操作信息;

    4,编译器会检查 dynamic_cast 的使用是否正确;

       1,在 C++ 编译器中得到足够重视,是非常有地位的一个类型转换关键字;

       2,使用不正确编译器会报错;

    5,类型转换的结果只可能在运行阶段才能得到;

       1,动态的类型转换,转换结果运行阶段才能得到;

15,dynamic_cast 的使用编程实验:

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#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Base
{
public:
  Base()
  {
    cout << "Base::Base()" << endl;
  }
  virtual ~Base() // 工程经验;
  {
    cout << "Base::~Base()" << endl;
  }
};
class Derived : public Base
{
};
int main()
{
/*
    Base* p = new Derived;
  Derived* pd = p; // 编译器显示:error:invalid conversion from 'Base*' to 'Derived*';
           // 未有虚函数时,用 dynamic_cast 转换,编译器显示:error: cannot dynamic_cast 'p' (of type 'class Base*') to type 'Derived*' (source type is not polymorphic(多态的))
           // 有虚函数且用了 dynamic_cast 也要判断 pd 不为空;
*/
  Base* p = new Base;
  Derived* pd = dynamic_cast<Derived*>(p); // 不合法,不能使用子类指针,指向父类对象;编译器编译阶不报错;但是运行时 pd = 0; 意味着此处强制类型转换不成功;
  if( pd != NULL ) // 这样的判断很有必要;
  {
    cout << "pd = " << pd << endl;
  }
  else
  {
    cout << "Cast error!" << endl;
  }
  delete p;
  return 0;
}

总结

以上所述是小编给大家介绍的C++中的new/delete、构造/析构函数、dynamic_cast分析,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对服务器之家网站的支持!
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