More Effective C++ 条款04:非必要不提供默认构造函数

所谓默认构造函数,就是不给任何变量,就可以给调用(无参或参数为默认值)。

基本准则:凡可以“合理地从无到有生成对象”的类,都应该包含默认构造函数,而“必须有某些外来信息才能生成对象”的类,则不必拥有默认构造函数。

但如果类缺乏一个默认构造函数,当你使用这个类时便会有某些限制。

考虑下面这个针对公司仪器而设计的class,在其中,仪器识别码是一定得有的一个构造参数:

class EquipmentPiece
{
public:
    EquipmentPiece(int ID);
    ...
};

缺乏默认构造函数,其运行可能在3中情况下出问题。

1.产生数组的时候。一般而言没有任何方法可以为数组中对象指定构造参数,所以几乎不可能产生一个由EquipmentPiece对象组成的数组;

EquipmentPiece bestPieces[10]; //错误,无法调用EquipmentPiece 的构造函数
EquipmentPiece *bestPieces = new EquipmentPiece[10]; //错误,另有一些问题

有三种方法解决这个问题,第一个是使用不使用堆数组,于是能够在定义数组时提供必要的自变量:

int ID1,ID2,ID3...ID10; //变量,用来放置仪器识别码
EquipmentPiece best[] = {
EquipmentPiece(ID1),
EquipmentPiece(ID2),
EquipmentPiece(ID3),
EquipmentPiece(ID4),
....
EquipmentPiece(ID10),
};

缺点:不能增加数组长度。

第二个,更一般的做法是使用“指针数组”而非“对象数组”:

tyepdef EquipmentPiece* PEP; //PEP是指向EquipmentPiece的指针
PEP bestPieces[10]; //很好,不需要调用构造
PEP *bestPieces = new PEP[10]; //很好

for(int i = 0; i < 10; ++i){
    bestPieces[i] = new EquipmentPiece(ID);
}

缺点有两个:1.必须记得将数组所指的所有对象删除,若忘了会内存泄漏。2.需要的内存总量变大,因为需要一些空间来放置指针,还有一些空间放置对象。

可以先为此数组分配内存,然后使用"placement new"在这块内存上构造对象。

//分配足够的内存,给一个预备容纳10个对象的数组使用
void *rawMemory = operator new[](10 * sizeof(EquipmentPiece));

//让bestPieces指向此块内存,使这块内存被视为一个EquipmentPiece数组
EquipmentPiece *bestPieces = static_cast(rawMemory);

//利用placement new构造内存中的EquipmentPiece对象
for(int i = 0; i < 10; ++i){
    new (&bestPieces[i]) EquipmentPiece(ID);
}

placement new 缺点是程序员不熟悉,维护困难。此外你还得在数组内的对象结束生命时,以手动方式进行销毁,最后还得调用operator delete[] 方式释放内存。

//构造相反顺序析构
for(int i = 9; i >= 0; --i){
    bestPiece[i].~EquipmentPiece();
}

//释放内存
operator delete[](rawMemory);

2.缺乏默认构造函数的第二个缺点是:它们将不适用于许多基础模板容器类,对那些template而言,被实例化的目标类型必须得有一个默认构造函数。

template
class Array
{
public:
    Array(int size);
    ...
private:
    T *data;
};

template
Array::Array(int size)
{
    data = new T[size];  //数组中的每个元素都调用T::T()
    ...
}

3.缺乏默认构造函数的第三个缺点是:虚基类如果没有默认构造函数,则要求其所有子类不论距离多么遥远,都必须知道、了解其意义,并且提供虚基类的构造参数。

总结:添加无意义的默认构造函数,也会影响类的效率。如果成员函数必须测试字段是否被初始化了,其调用者必须为测试行为付出时间代价,并为测试代码付出空间代价,因为可执行文件变大了。如果类构造函数可以确保对象的所有字段都会被正确地初始化,上述成本便可消除。如果默认构造函数无法提供这些保证,那么最好避免让默认构造出现。虽然这可能会对类的使用方式带来一些限制,但同时也带来一种保证:当你真的使用了这样的classes,你可以预期它们所产生的对象会被完全初始化。

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