C++解析(25)：关于动态内存分配、虚函数和继承中强制类型转换的疑问
0.目录
1.动态内存分配
- 1.1 new和malloc的区别
- 1.2 delete和free的区别
2.虚函数
3.继承中的强制类型转换
4.小结
1.动态内存分配
1.1 new和malloc的区别
new关键字与malloc函数的区别：
- new关键字是C++的一部分
- malloc是由C库提供的函数
- new以具体类型为单位进行内存分配
- malloc以字节为单位进行内存分配
- new在申请内存空间时可进行初始化
- malloc仅根据需要申请定量的内存空间
下面的代码输出什么？为什么？
示例——new和malloc的区别：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
class Test
{
public:
Test()
{
cout << "Test::Test()" << endl;
}
};
int main()
{
Test* pn = new Test;
Test* pm = (Test*)malloc(sizeof(Test));
return 0;
}
运行结果为：
[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
Test::Test()
new和malloc的区别：
- new在所有C++编译器中都被支持
- malloc在某些系统开发中是不能调用
- new能够触发构造函数的调用
- malloc仅分配需要的内存空间
- 对象的创建只能使用new
- malloc不适合面向对象开发
1.2 delete和free的区别
下面的代码输出什么？为什么？
示例——delete和free的区别：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
class Test
{
int* mp;
public:
Test()
{
cout << "Test::Test()" << endl;
mp = new int(100);
cout << *mp << endl;
}
~Test()
{
delete mp;
cout << "~Test::Test()" << endl;
}
};
int main()
{
Test* pn = new Test;
Test* pm = (Test*)malloc(sizeof(Test));
free(pn);
free(pm);
return 0;
}
运行结果为：
[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
Test::Test()
100
可以看到，free不会触发析构函数，会造成内存泄漏！
delete和free的区别：
- delete在所有C++编译器中都被支持
- free在某些系统开发中是不能调用
- delete能够触发析构函数的调用
- free仅归还之前分配的内存空间
- 对象的销毁只能使用delete
- free不适合面向对象开发
2.虚函数
2.1 构造函数与析构函数是否可以成为虚函数？
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？
构造函数不可能成为虚函数：
- 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
析构函数可以成为虚函数：
- 建议在设计类时将析构函数声明为虚函数
示例——不把析构声明为虚函数：
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base()
{
cout << "Base()" << endl;
}
~Base()
{
cout << "~Base()" << endl;
}
};
class Derived : public Base
{
public:
Derived()
{
cout << "Derived()" << endl;
}
~Derived()
{
cout << "~Derived()" << endl;
}
};
int main()
{
Base* p = new Derived();
cout << endl;
delete p;
return 0;
}
运行结果为：
[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
Base()
Derived()
~Base()
由于没有把析构声明为虚函数，因此，编译器直接根据指针p的类型来决定调用哪一个析构函数，又由于指针p的类型是父类的，所以编译器认为直接调用父类的析构函数就可以了。
示例——把析构声明为虚函数：
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base()
{
cout << "Base()" << endl;
}
virtual ~Base()
{
cout << "~Base()" << endl;
}
};
class Derived : public Base
{
public:
Derived()
{
cout << "Derived()" << endl;
}
~Derived()
{
cout << "~Derived()" << endl;
}
};
int main()
{
Base* p = new Derived();
cout << endl;
delete p;
return 0;
}
运行结果为：
[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
Base()
Derived()
~Derived()
~Base()
如果将构造函数声明为虚函数，报错信息如下：
error: constructors cannot be declared virtual
2.2 构造函数与析构函数是否可以发生多态？
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？
构造函数中不可能发生多态行为：
- 在构造函数执行时，虚函数表指针未被正确初始化
析构函数中不可能发生多态行为：
- 在析构函数执行时，虚函数表指针已经被销毁
构造函数和析构函数中不能发生多态行为，只调用当前类中定义的函数版本！！
示例——构造函数和析构函数中不可能发生多态：
#include <iostream>
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();
cout << endl;
delete p;
return 0;
}
运行结果为：
[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
Base()
Base::func()
Derived()
Derived::func()
Derived::func()
~Derived()
Base::func()
~Base()
3.继承中的强制类型转换
继承中如何正确的使用强制类型转换？
dynamic_cast是与继承相关的类型转换关键字
dynamic_cast要求相关的类中必须有虚函数
用于有直接或者间接继承关系的指针(引用)之间
- 指针：
- 转换成功：得到目标类型的指针
- 转换失败：得到一个空指针
- 引用：
- 转换成功：得到目标类型的引用
- 转换失败：得到一个异常操作信息
编译器会检查dynamic_cast的使用是否正确
类型转换的结果只可能在运行阶段才能得到
示例——dynamic_cast的使用：
#include <iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
Base()
{
cout << "Base::Base()" << endl;
}
virtual ~Base()
{
cout << "Base::~Base()" << endl;
}
};
class Derived : public Base
{
};
int main()
{
Base* p = new Base;
Derived* pd = dynamic_cast<Derived*>(p);
if( pd != NULL )
{
cout << "pd = " << pd << endl;
}
else
{
cout << "Cast error!" << endl;
}
delete p;
return 0;
}
运行结果为：
[root@bogon Desktop]# g++ test.cpp
[root@bogon Desktop]# ./a.out
Base::Base()
Cast error!
Base::~Base()
4.小结
- new / delete会触发构造函数或者析构函数的调用
- 构造函数不能成为虚函数
- 析构函数可以成为虚函数
- 构造函数和析构函数中都无法产生多态行为
- dynamic_cast是与继承相关的专用转换关键字
