Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация

Ссылки

[Dewhurst03] §51, §59 • [Keffer95] pp.13-14 • [Meyers97] §12 • [Murray93] §2.1.31 • [Sutter00] §8, §47 • [Sutter02] §18

49. Избегайте вызовов виртуальных функций в конструкторах и деструкторах

Резюме

Внутри конструкторов и деструкторов виртуальные функции теряют виртуальность. Хуже того — все прямые или косвенные вызовы нереализованных чисто виртуальных функций из конструктора или деструктора приводят к неопределенному поведению. Если ваш дизайн требует виртуальной передачи в производный класс из конструктора или деструктора базового класса, следует воспользоваться иной методикой, например, постконструкторами.

Обсуждение

В C++ полный объект конструируется по одному базовому классу за раз.

Пусть у нас есть базовый класс В и класс D, производный от B. При создании объекта D, когда выполняется конструктор В, динамическим типом создаваемого объекта является B. В частности, вызов виртуальной функции B::Fun приведет к выполнению функции Fun, определенной в классе В, независимо от того, перекрывает ее класс D или нет. И это хорошо, поскольку вызов функции-члена D в тот момент, когда члены объекта D еще не инициализированы, может привести к хаосу. Только после завершения выполнения конструктора В выполняется тело конструктора D и объект приобретает тип D. В качестве эмпирического правила следует помнить, что в процессе конструирования В нет никакого способа определить, является ли В отдельным объектом или базовой частью некоторого иного производного объекта.

Кроме того, следует помнить, что вызов из конструктора чисто виртуальной функции, не имеющей определения, приводит к неопределенному поведению.

С другой стороны, в некоторых случаях дизайн требует использования "постконструктора", т.е. виртуальной функции, которая должна быть вызвана после того, как полный объект оказывается сконструирован. Некоторые методики, применяемые для решения этой задачи, описаны в приводимых ниже ссылках. Вот (далеко не исчерпывающий) список возможных решений.

• Перекладывание ответственности. Можно просто документировать необходимость вызова в пользовательском коде постконструктора после создания объекта.

• Отложенная постинициализация. Можно выполнять постинициализацию при первом вызове функции-члена, для чего использовать в базовом классе флаг типа bool, который показывает, был уже вызван постконструктор или нет.

• Использование семантики базового класса. Правила языка требуют, чтобы конструктор наиболее производного класса определял, какой из конструкторов базовых классов будет вызван. Вы можете использовать это правило в своих целях (см. [Taligent94]).

• Использование функции-фабрики. Таким способом вы можете легко обеспечить принудительный вызов функции-постконструктора (см. примеры к данной рекомендации).

Ни одна из методик постконструирования не является идеальной. Наихудшее, что можно сделать, — это потребовать, чтобы пользователь класса вручную вызывал постконструктор. Однако даже наилучшие способы решения данной задачи требуют отличного от обычного синтаксиса конструирования объекта (что легко проверяется в процессе компиляции) и/или сотрудничества с авторами производных классов (что невозможно проверить в процессе компиляции).

Примеры

Пример. Использование функции-фабрики для принудительного вызова постконструктора. Рассмотрим следующий код:

class B { // Корень иерархии
protected:
 В {/*...*/ }
virtual void PostInitialize // Вызывается сразу
 {/*...*/} // после конструирования

publiс:
 template<class T>
 static shared_ptr<T> Create // Интерфейс для
 { // создания объектов
 shared_ptr<T> p(new T);
 p->PostInitialize;
 return p;
 }
};

class D : public B { /* ... */ }; // Некоторый производный
 // класс

shared_ptr<D> p = D::Create<D>; // Создание объекта D

Этот не вполне надежный дизайн основан на ряде компромиссов.

• Производные классы, такие как D, не должны иметь открытых конструкторов. В противном случае пользователи D смогут создавать объекты D, для которых не будет вызываться функция PostInitialize.

• Создание объекта использует оператор new, который, однако, может быть перекрыт классом В (см. рекомендации 45 и 46).

• Класс D обязательно должен определить конструктор с теми же параметрами, что и у конструктора класса B. Смягчить проблему может наличие нескольких перегрузок функции Create; эти перегрузки могут даже быть шаблонами.

• Если перечисленные требования удовлетворены, данный дизайн гарантирует, что функция PostInitialize будет вызвана для любого полностью сконструированного объекта класса, производного от B. Функция PostInitialize не обязательно должна быть виртуальной; однако она может свободно вызывать виртуальные функции.

Ссылки

[Alexandrescu01] §3 • [Boost] • [Dewhurst03] §75 • [Meyers97] §46 • [Stroustrup00] §15.4.3 • [Taligent94]

50. Делайте деструкторы базовых классов открытыми и виртуальными либо защищенными и невиртуальными

Резюме

Удалять или не удалять — вот в чем вопрос! Если следует обеспечить возможность удаления посредством указателя на базовый класс, то деструктор базового класса должен быть открытым и виртуальным. В противном случае он должен быть защищенным и невиртуальным.

Обсуждение

Это простое правило иллюстрирует достаточно тонкий вопрос и отражает современное использование наследования и принципов объектно-ориентированного проектирования.

Для данного базового класса Base вызывающий код может пытаться удалять производные от него объекты посредством указателей на Base. Если деструктор Base открытый и невиртуальный (свойства по умолчанию), он может быть случайно вызван для указателя, который в действительности указывает на производный объект, и в этом случае мы получим неопределенное поведение. Такое состояние дел привело к тому, что в старых стандартах кодирования требовалось делать деструкторы всех без исключения базовых классов виртуальными. Однако это уже перебор (даже если это и оправдано в общем случае); вместо этого следует использовать правило, согласно которому деструктор базового класса должен быть виртуальным тогда и только тогда, когда он открытый.