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

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：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 #include <cstdlib>
 4 
 5 using namespace std;
 6 
 7 class test
 8 {
 9     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；
10     
11 public:
12     test()
13     {
14         cout << "test::test()" << endl;
15         
16         mp = new int(100);  // 申请 4 个字节堆空间并初始化为 100；
17         
18         cout << *mp << endl;
19     }
20     
21     ~test()
22     {
23         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；
24         
25         cout << "~test::test()" << endl;
26     }
27 };
28 
29 int main()
30 {
31     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；
32     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；
33     
34     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；
35     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；
36     
37     return 0;
38 }

    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：

 1 int main()
 2 {
 3     test* pn = new test;  // 调用构造函数；
 4     test* pm = (test*)malloc(sizeof(test));  // 仅申请堆空间；
 5            
 6     delete pn;  // 调用析构函数；
 7     free(pm);  // 仅释放堆空间；
 8            
 9      return 0;
10 }

   

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：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class base
 7 {
 8 public:
 9     base()  // 若申请为析构函数，则编译器在此处显示：error:constructors cannot be declared virtual.
10     {
11         cout << "base()" << endl;
12     }
13     
14     virtual void func() 
15     {
16         cout << "base::func()" << endl;
17     }
18     
19     virtual ~base()  // 申请为虚函数时，编译器无显示
20     {    
21         cout << "~base()" << endl;
22     }
23 };
24 
25 
26 class derived : public base
27 {
28 public:
29     derived()
30     {
31         cout << "derived()" << endl;
32     }
33     
34     virtual void func()
35     {
36         cout << "derived::func()" << endl;
37     }
38     
39     ~derived()
40     { 
41         cout << "~derived()" << endl;
42     }
43 };
44 
45 int main()
46 {
47     base* p = new derived();
48     
49     // ...
50     
51     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；
52     
53     return 0;
54 }

    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：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class base
 7 {
 8 public:
 9     base()
10     {
11         cout << "base()" << endl;
12         
13         func();
14     }
15     
16     virtual void func() 
17     {
18         cout << "base::func()" << endl;
19     }
20     
21     virtual ~base()
22     {
23         func();
24         
25         cout << "~base()" << endl;
26     }
27 };
28 
29 
30 class derived : public base
31 {
32 public:
33     derived()
34     {
35         cout << "derived()" << endl;
36         
37         func();
38     }
39     
40     virtual void func()
41     {
42         cout << "derived::func()" << endl;
43     }
44     
45     ~derived()
46     {
47         func();
48         
49         cout << "~derived()" << endl;
50     }
51 };
52 
53 
54 int main()
55 {
56     base* p = new derived();  // 打印 base()，base::func()，derived()，derived::func()，                               
57     
58     // ...
59     
60     delete p;  // 打印 derived::func()，~derived()，base::func()， ~base()；
61     
62     return 0;
63 }

 

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：

 1 #include <iostream>
 2 #include <string>
 3 
 4 using namespace std;
 5 
 6 class base
 7 {
 8 public:
 9     base()
10     {
11         cout << "base::base()" << endl;
12     }
13     
14     virtual ~base()  // 工程经验；
15     {
16         cout << "base::~base()" << endl;
17     }
18 };
19 
20 class derived : public base
21 {
22 
23 };
24 
25 int main()
26 {
27 /*  
　　　　base* p = new derived;
28     
29     derived* pd = p;  //  编译器显示：error:invalid conversion from 'base*' to 'derived*'；
30                       // 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）)
31                       // 有虚函数且用了 dynamic_cast 也要判断 pd 不为空；
32 */
33     base* p = new base;
34     
35     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；
36     
37     if( pd != null )  // 这样的判断很有必要；
38     {
39         cout << "pd = " << pd << endl;
40     }
41     else
42     {
43         cout << "cast error!" << endl;
44     }
45     
46     delete p;
47     
48     return 0;
49 }

    1，在多重继承下面、在单继承加多接口这样的开发模型下面，dynamic_cast 非常重要，可以说 dynamic_cast 就是为了c++ 里面面向对象程序设计而诞生的；

   

16，小结：

    1，new/delete 会触发构造函数或者析构函数的调用；

    2，构造函数不能成为虚函数；

    3，析构函数可以成为虚函数；

    4，构造函数和析构函数中都无法产生多态行为；

    5，dynamic_cast 是与继承相关的专用转换关键字；