关于c++显示调用析构函数的陷阱

Posted 2020-08-06 蒲公英110

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一、文章来由

现在在写一个项目，需要用到多叉树存储结构，但是在某个时候，我需要销毁这棵树，这意味着如果我新建了一个树对象，我很可能在某处希望将这个对象的声明周期终结，自然会想到显示调用析构函数，但是就扯出来这么大个陷阱。

二、原因

在了解为什么不要轻易显示调用析构函数之前，先来看看预备知识。 
为了理解这个问题，我们必须首先弄明白“堆”和“栈”的概念。

1）堆区（heap） —— 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。

2）栈区（stack） —— 由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

我们构造对象，往往都是在一段语句体中，比如函数，判断，循环，还有就直接被一对“{}”包含的语句体。这个对象在语句体中被创建，在语句体结束的时候被销毁。问题就在于，这样的对象在生命周期中是存在于栈上的。也就是说，如何管理，是系统完成而程序员不能控制的。所以，即使我们调用了析构，在对象生命周期结束后，系统仍然会再调用一次析构函数，将其在栈上销毁，实现真正的析构。

所以，如果我们在析构函数中有清除堆数据的语句，调用两次意味着第二次会试图清理已经被清理过了的，根本不再存在的数据！这是件会导致运行时错误的问题，并且在编译的时候不会告诉你！

三、显示调用带来的后果

如果硬要显示调用析构函数，不是不可以，但是会有如下3条后果：

1）显式调用的时候，析构函数相当于的一个普通的成员函数；

2）编译器隐式调用析构函数，如分配了对内存，显式调用析构的话引起重复释放堆内存的异常；

3）把一个对象看作占用了部分栈内存，占用了部分堆内存（如果申请了的话），这样便于理解这个问题，系统隐式调用析构函数的时候，会加入释放栈内存的动作（而堆内存则由用户手工的释放）；用户显式调用析构函数的时候，只是单纯执行析构函数内的语句，不会释放栈内存，也不会摧毁对象。

用如下代码表示：

例1：

class aaa
{
public:
    aaa(){}
    ~aaa(){cout<<"deconstructor"<<endl; } //析构函数
    void disp(){cout<<"disp"<<endl;}
private:
    char *p;
};

void main()
{
aaa a;
a.~aaa();
a.disp();
}

 

分析：

这样的话，显式两次destructor，第一次析构相当于调用一个普通的成员函数，执行函数内语句，显示第二次析构是编译器隐式的调用，增加了释放栈内存的动作，这个类未申请堆内存，所以对象干净地摧毁了，显式＋对象摧毁

例2：

class aaa
{
public:
    aaa(){p = new char[1024];} //申请堆内存
    ~aaa(){cout<<"deconstructor"<<endl; delete []p;}
    void disp(){cout<<"disp"<<endl;}
private:
    char *p;
};

void main()
{
aaa a;
a.~aaa();
a.disp();
} 

分析：

这样的话，第一次显式调用析构函数，相当于调用一个普通成员函数，执行函数语句，释放了堆内存，但是并未释放栈内存，对象还存在（但已残缺，存在不安全因素）；第二次调用析构函数，再次释放堆内存（此时报异常），然后释放栈内存，对象销毁

四、奇葩的错误

系统在什么情况下不会自动调用析构函数呢？显然，如果对象被建立在堆上，系统就不会自动调用。一个常见的例子是new…delete组合。但是好在调用delete的时候，析构函数还是被自动调用了。很罕见的例外在于使用布局new的时候，在delete设置的缓存之前，需要显式调用的析构函数，这实在是很少见的情况。

我在栈上建树之后，显示调用析构函数，对象地址任然存在，甚至还可以往里面插入节点。。。

其实析构之前最好先看看堆上的数据是不是已经被释放过了。

////////////////a.hpp
#ifndef A_HPP
#define A_HPP

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
private:
    int a;
    int* temp;
    bool heap_deleted;
public:
    A(int _a);
    A(const A& _a);
    ~A();
    void change(int x);
    void show() const;
};

#endif

////////////a.cpp

#include "a.hpp"
A::A(int _a): heap_deleted(false)
{
    temp = new int;
    *temp = _a;
    a = *temp;
    cout<< "A Constructor!" << endl; 
}

A::A(const A& _a): heap_deleted(false)
{
    temp = new int;
    *temp = _a.a;
    a = *temp;
    cout << "A Copy Constructor" << endl;
}

A::~A()
{
    if ( heap_deleted == false){
        cout << "temp at: " << temp << endl;
        delete temp;
        heap_deleted = true;
        cout << "Heap Deleted!\n";
    }
    else {
        cout << "Heap  already Deleted!\n";
    }

    cout << "A Destroyed!" << endl; 
}

void A::change(int x)
{
    a = x;
}

void A::show() const
{
    cout << "a = " << a << endl;
}


//////////////main.cpp

#include "a.hpp"
int main(int argc, char* argv[])
{

    A a(1);
    a.~A();
    a.show();
    cout << "main() end\n";
    a.change(2);
    a.show();

    return 0;
}

五、小结

所以，一般不要自作聪明的去显示调用析构函数。