构造函数中的虚函数，为什么语言不同？答案

【问题标题】：Virtual functions in constructors, why do languages differ?构造函数中的虚函数，为什么语言不同？
【发布时间】：2010-09-07 09:37:31
【问题描述】：

在 C++ 中，当从构造函数中调用虚函数时，它的行为不像虚函数。

我认为第一次遇到这种行为的每个人都感到惊讶，但第二次认为这是有道理的：

只要派生的构造函数还没有被执行，对象就不是还是一个派生的实例。

那么如何调用派生函数呢？前提条件还没来得及设置。示例：

class base {
public:
    base()
    {
        std::cout << "foo is " << foo() << std::endl;
    }
    virtual int foo() { return 42; }
};

class derived : public base {
    int* ptr_;
public:
    derived(int i) : ptr_(new int(i*i)) { }
    // The following cannot be called before derived::derived due to how C++ behaves, 
    // if it was possible... Kaboom!
    virtual int foo()   { return *ptr_; } 
};

Java 和 .NET 完全一样，但他们选择了另一种方式，这可能是最小意外原则的唯一原因？

你认为哪个是正确的选择？

【问题讨论】：

标签： java .net c++ language-agnostic

【解决方案1】：

语言定义对象生命周期的方式存在根本差异。在 Java 和 .Net 中，对象成员在任何构造函数运行之前被初始化为零/空，此时对象生命周期开始。所以当你进入构造函数时，你已经得到了一个初始化的对象。

在 C++ 中，对象生命周期仅在构造函数完成时才开始（尽管成员变量和基类在它开始之前已完全构造）。这解释了调用虚函数时的行为，以及为什么在构造函数的主体中存在异常时不运行析构函数。

Java/.Net 中对象生命周期定义的问题在于，当对象已初始化但构造函数尚未运行时，很难确保对象始终满足其不变量，而不必考虑特殊情况。 C++ 定义的问题在于，您有一个奇怪的时期，对象处于不确定状态且未完全构造。

【讨论】：

【解决方案2】：

这两种方式都可能导致意想不到的结果。最好的选择是根本不在构造函数中调用虚函数。

我认为 C++ 方式更有意义，但当有人审查您的代码时会导致预期问题。如果您知道这种情况，则为了以后的调试，您应该故意不要将您的代码置于这种情况下。

【讨论】：

【解决方案3】：

构造函数中的虚函数，为什么语言不同？

因为没有一个好的行为。我发现 C++ 的行为更有意义（由于首先调用基类 c-tor，因此它们应该调用基类虚函数是理所当然的——毕竟派生类 c-tor 还没有运行，所以它可能没有为派生类虚函数设置正确的前提条件）。

但有时，如果我想使用虚函数来初始化状态（因此在未初始化状态的情况下调用它们并不重要），C#/Java 的行为会更好。

【讨论】：

【解决方案4】：

我认为 C++ 在具有“最正确”行为方面提供了最好的语义......但是它对编译器的工作量更大，而且代码对于以后阅读它的人来说肯定是不直观的。

使用 .NET 方法，函数必须非常有限，不能依赖任何派生对象状态。

【讨论】：

这对编译器有什么作用？它只是归结为在调用基类的构造函数之后设置 vptr。我想说其他语义更难实现，因为您需要确保在派生类构造函数中设置 vptr 后，它不能被基类构造函数覆盖。（这是假设动态调度是通过指向虚拟方法表的指针来处理的，这是最常见的方法。）
@LucTouraille 很晚 +1，这是真的。实际上，C++ 方法更简洁、更直接

【解决方案5】：

Delphi 在 VCL GUI 框架中很好地利用了虚拟构造函数：

type
  TComponent = class
  public
    constructor Create(AOwner: TComponent); virtual; // virtual constructor
  end;

  TMyEdit = class(TComponent)
  public
    constructor Create(AOwner: TComponent); override; // override virtual constructor
  end;

  TMyButton = class(TComponent)
  public
    constructor Create(AOwner: TComponent); override; // override virtual constructor
  end;

  TComponentClass = class of TComponent;

function CreateAComponent(ComponentClass: TComponentClass; AOwner: TComponent): TComponent;
begin
  Result := ComponentClass.Create(AOwner);
end;

var
  MyEdit: TMyEdit;
  MyButton: TMyButton;
begin
  MyEdit := CreateAComponent(TMyEdit, Form) as TMyEdit;
  MyButton := CreateAComponent(TMyButton, Form) as TMyButton;
end;

【讨论】：

【解决方案6】：

我发现 C++ 行为非常烦人。例如，您不能编写虚函数来返回所需的对象大小，并让默认构造函数初始化每个项目。例如，这样做会很好：

BaseClass() { for (int i=0; i<virtualSize(); i++) initialize_stuff_for_index(i); }

C++ 行为的优势在于它不鼓励编写上述构造函数。

我不认为调用假定构造函数已经完成的方法的问题是 C++ 的一个很好的借口。如果这确实是个问题，那么构造函数将不允许调用任何方法，因为同样的问题可能适用于基类的方法。

反对 C++ 的另一点是该行为的效率要低得多。尽管构造函数直接知道它调用了什么，但必须将每个类的 vtab 指针从基类更改为最终类，因为构造函数可能会调用其他将调用虚函数的方法。根据我的经验，这比在构造函数中更高效地调用虚函数所节省的时间要多得多。

更烦人的是，析构函数也是如此。如果你写了一个虚拟的 cleanup() 函数，而基类析构函数做了 cleanup()，它肯定不会像你期望的那样。

这一点以及 C++ 在退出时对静态对象调用析构函数的事实确实让我很生气。

【讨论】：