二阶构造模式（二十一）

Posted 2020-11-07

        我们之前学习了构造函数，类的构造函数用于对象的初始化。构造函数与类同名并且没有返回值，构造函数在对象定义时自动被定义。那么我们就思考下：1、如何判断构造函数的执行结果呢？2、在构造函数中执行 return 语句会发生什么呢？3、构造函数执行结束是否意味着对象构造成功呢？

        我们带着问题来看看下面程序会怎么执行

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    int mi;
    int mj;
public:
    Test(int i, int j)
    {
        mi = i;
        
        return;
        
        mj = j;
    }
    int getI()
    {
        return mi;
    }
    int getJ()
    {
        return mj;
    }
};

int main()
{
    Test t(1, 2);
    
    printf("t.mi = %d\n", t.getI());
    printf("t.mj = %d\n", t.getJ());
    
    return 0;
}

        我们在构造函数中直接 return，看看编译是否会通过

        我们看到编译是通过的，但是它的结果和我们想的不一样。那么我们会想这返回的是个错误的对象，有什么办法杜绝呢？加个私有的 bool 类型成员变量 mStatus 来判断下它的状态，如果构造函数执行完成便将它置为 true，初始化为 false。在 main 函数中先判断它的状态是否为 true，如果是则执行打印。程序如下

#include <stdio.h>

class Test
{
private:
    int mi;
    int mj;
    bool mStatus;
public:
    Test(int i, int j) : mStatus(false)
    {
        mi = i;
        
        return;
        
        mj = j;
        
        mStatus = true;
    }
    int getI()
    {
        return mi;
    }
    int getJ()
    {
        return mj;
    }
    bool getStatus()
    {
        return mStatus;
    }
};

int main()
{
    Test t(1, 2);
    
    if( t.getStatus() )
    {
        printf("t.mi = %d\n", t.getI());
        printf("t.mj = %d\n", t.getJ());
    }
    else
    {
        printf("failed to init to t !!!\n");
    }
    
    return 0;
}

        我们看看编译结果

        确实是初始化失败了。关于构造函数，我们可能不知道的几个点：1、只提供自动初始化成员变量的机会；2、不能保证初始化逻辑一定成功；3、执行 return 语句后构造函数立即结束。由此可见，构造函数能决定的知识对象的初始化状态，而不是对象的诞生！！

        在 C++ 中有半成品的概念，顾名思义就是未初始化完成的对象。半成品对象是合法的 C++ 对象，也是 Bug 的重要来源之一。在我们之前创建的数组类中，如果在构造函数中申请数组大小得不到成功执行，那么就会莫名的得到段错误。但是它是不确定的，一般而言，这种情况很少，所以也就很不好调试。

        那么依据工程经验，这时我们便可将构造过程分为：与资源无关的初始化操作，也就是不可能出现异常情况的操作；还有就是需要使用系统资源的操作，可能出现异常情况，如：内存申请，访问文件等。下面我们以一幅图来说明二阶构造的顺序

        那么我们可以看出如果在进行系统资源申请操作时出错，我们便删除半成品对象，返回 NULL。这样我们便可以避免这类的 Bug。下来我们以代码为例进行分析说明

#include <stdio.h>

class TowPhassCons
{
private:
    TowPhassCons()    // 第一阶段构造函数
    {
    }
    bool construct()  // 第二阶段构造函数
    {
        return true;
    }
public:
    static TowPhassCons* NewInstance(); // 对象创建函数
};

TowPhassCons* TowPhassCons::NewInstance()
{
    TowPhassCons* ret = new TowPhassCons();
    
    // 若第二阶段构造失败，返回 NULL
    if( !(ret && ret->construct()) )
    {
        delete ret;
        
        ret = NULL;
    }
    
    return ret;
}

int main()
{
    TowPhassCons obj;
//    TowPhassCons obj = new TowPhassCons();
/*    TowPhassCons* obj = TowPhassCons::NewInstance();
    
    printf("obj = %p\n", obj);
    
    delete obj;
*/    
    return 0;
}

        我们先来这样试试平时我们直接创建对象的方法，看看编译可以通过吗

        它说构造函数是个私有函数，我们不能直接调用。再来试试第 35 行那样的创建对象呢

        还是报一样的错误。那么我们再来试试最后一种，调用二阶构造函数

        那么编译是通过的。如果我们试试在 construct 函数中直接返回 false 呢

        那么对象 obj 就会指向为空。下来我们就是用二阶构造的思想来加强下我们之前所写的数组类

IntArray.h 源码

#ifndef _INTARRAY_H_
#define _INTARRAY_H_

class IntArray
{
private:
    int m_length;
    int* m_pointer;
    
    IntArray(int len);
    bool construct();
public:
    static IntArray* NewInstance(int length);
    int length();
    bool get(int index, int& value);
    bool set(int index, int value);
    ~IntArray();
};

#endif

IntArray.cpp 源码

#include "IntArray.h"

IntArray::IntArray(int len)
{
    m_length = len;
}

bool IntArray::construct()
{
    bool ret = true;
    
    m_pointer = new int[m_length];
    
    if( m_pointer )
    {
        for(int i=0; i<m_length; i++)
        {
            m_pointer[i] = 0;
        }
    }
    else
    {
        ret = false;
    }
    
    return ret;
}

IntArray* IntArray::NewInstance(int length)
{
    IntArray* ret = new IntArray(length);
    
    if( !(ret && ret->construct()) )
    {
        delete ret;
        
        ret = 0;
    }
    
    return ret;
}

int IntArray::length()
{
    return m_length;
}

bool IntArray::get(int index, int& value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index <= length());
    
    if( ret )
    {
        value = m_pointer[index];
    }
    
    return ret;
}

bool IntArray::set(int index, int value)
{
    bool ret = (0 <= index) && (index <= length());
    
    if( ret )
    {
        m_pointer[index] = value;
    }
    
    return ret;
}

IntArray::~IntArray()
{
    delete[] m_pointer;
}

test.cpp 源码

#include <stdio.h>
#include "IntArray.h"

int main()
{
    IntArray* a = IntArray::NewInstance(5);
    
    printf("a.length = %d\n", a->length());
    
    for(int i=0; i<a->length(); i++)
    {
        a->set(i, i+1);
    }
    
    for(int i=0; i<a->length(); i++)
    {
        int v = 0;
        
        a->get(i, v);
        
        printf("a[%d] = %d\n", i, v);
    }
    
    delete a;
    
    return 0;
}

        我们编译下，看看结果

        结果和我们所想的是一样的。通过对二阶构造的学习，总结如下：1、构造函数只能决定对象的初始化状态，构造函数中初始化操作的失败并不影响对象的诞生；2、初始化不完全的半成品对象是 Bug 的重要来源；3、二阶构造人为的将初始化过程分为两部分，它能确保创建的对象都是完整初始化的。

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