【C++】 21_对象的构造顺序

问题 1：
C++ 中的类可以定义多个对象，那么对象构造的顺序是怎样的？

问题 2：
对象构造顺序会带来什么影响呢？

对象构造往往与构造函数相关联，构造函数体有可能是非常复杂的程序逻辑组成，不同类的构造函数中程序逻辑可能是相互依赖的。当相互依赖发生时，对象的构造顺序就变得尤为重要。

对象的构造顺序 一

• 对于局部对象（包含静态局部对象）

  • 当程序执行流到达对象的定义语句时进行构造

下面程序中的对象构造顺序是什么？

void code()
{
    int i = 0;
    Test a1 = i;
    
    while( i < 3)
        Test a2 = ++i;
        
    if( i < 4 )
    {
        Test a = a1;
    }
    else
    {
        Test a(100);
    }
}

实例分析： 局部对象的构造顺序

test_1.cpp

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    int mi;
public:
    Test(int i)
    {
        mi = i;
        printf("Test(int i) : %d\n", mi);
    }
    Test(const Test& obj)
    {
        mi = obj.mi;
        printf("const Test& obj : %d\n", mi);
    }
};

int main()
{
    int i = 0;
    Test a1 = i;
    
    while( i < 3)
        Test a2 = ++i;
        
    if( i < 4 )
    {
        Test a = a1;
    }
    else
    {
        Test a(100);
    }

    return 0;
}

输出：
Test(int i) : 0
Test(int i) : 1
Test(int i) : 2
Test(int i) : 3
const Test& obj : 0

结论：
局部对象的构造顺序与程序的执行流相关

error.cpp

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    int mi;
public:
    Test(int i)
    {
        mi = i;
        printf("Test(int i) : %d\n", mi);
    }
    Test(const Test& obj)
    {
        mi = obj.mi;
        printf("const Test& obj : %d\n", mi);
    }
    int getMi()
    {
        return mi;
    }
};

int main()
{
    int i = 0;
    Test a1 = i;
    
    while( i < 3)
        Test a2 = ++i;
        
goto End;                // 注意这里！
        Test a(100);
End:

    printf("a.mi = %d\n", a.getMi());

    return 0;
}

g++ 输出：
test.cpp:30: error: jump to label ‘End’
test.cpp:28: error:   from here
test.cpp:29: error:   crosses initialization of ‘Test a’


vc2010 编译输出：
error.cpp(34) : warning C4533: “goto a”跳过了“End”的初始化操作
error.cpp(33) : 参见“a”的声明
error.cpp(34) : 参见“End”的声明

vc2010 运行输出：
Test(int i) : 0
Test(int i) : 1
Test(int i) : 2
Test(int i) : 3
a.mi = 4076341

发生了什么？

1. 程序的执行流被改变，意味着对象 a 的状态是没有被初始化的（构造函数没有被调用）。那么之后使用该对象的结果将是不确定的，可能导致严重的灾难！！所以当定义使用对象时，要对程序的执行流有清晰的认识。
2. g++给出错误提示，不可以保证所有的编译器都有这样的实现，因为这不是C++的标准。VC2010未给出错误提示，仅给出警告。

对象的构造顺序 二

• 对于堆对象

  • 当程序执行流到达 new 语句时创建对象
  • 使用 new 创建对象将自动触发构造函数的调用

下面程序中的对象构造顺序是什么？

void code()
{
    int i = 0;
    Test* a1 = new Test(i);
    
    while( ++i < 10 )
        if( i % 2 )
            new Test(i);
            
    if( i < 4 )
        new Test(*a1);
    else
        new Test(100);
    
    return 0;
}

编程实验： 堆对象的构造顺序

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    int mi;
public:
    Test(int i)
    {
        mi = i;
        printf("Test(int i) : %d\n", mi);
    }
    Test(const Test& obj)
    {
        mi = obj.mi;
        printf("const Test& obj : %d\n", mi);
    }
    
    int getMi()
    {
        return mi;
    }
};

// 这里在 new 之后没有 delete，仅为演示
int main()
{
    int i = 0;
    Test* a1 = new Test(i);
    
    while( ++i < 10 )
        if( i % 2 )
            new Test(i);
            
    if( i < 4 )
        new Test(*a1);
    else
        new Test(100);
    
    return 0;
}

输出：
Test(int i) : 0
Test(int i) : 1
Test(int i) : 3
Test(int i) : 5
Test(int i) : 7
Test(int i) : 9
Test(int i) : 100

结论：
堆对象的构造顺序与程序的执行流相关。堆对象同样受到程序执行流的影响，具体可参考局部对象中的分析。

对象的构造顺序 三

• 对于全局对象

  • 对象的构造顺序是不确定的
  • 不同的编译器使用不同的规则确定构造顺序

实例分析： 全局对象的构造顺序

test.h

#ifndef _TEST_H_
#define _TEST_H_

#include <stdio.h>

class Test
{
public:
    Test(const char* s)
    {
        printf("%s\n", s);
    }
};

#endif

t1.cpp

#include "test.h"

Test t1("t1");

t2.cpp

#include "test.h"

Test t2("t2");

t3.cpp

#include "test.h"

Test t3("t3");

test.cpp

#include "test.h"

Test t4("t4");

int main()
{
    Test t5("t5");
    
    return 0;
}

g++ 输出：
t3
t2
t1
t4
t5

vc2010 输出：
t4
t1
t2
t3
t5

警示： 尽量避开全局对象，尽量避开全局对象的相互依赖

小结

• 局部对象的构造顺序依赖于程序的执行流
• 堆对象的构造顺序依赖于 new 的使用顺序
• 全局对象的构造顺序是不确定的

以上内容参考狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！