二階構造模式（二十一）

        我們之前學習了構造函數，類的構造函數用于對象的初始化。構造函數與類同名并且沒有返回值，構造函數在對象定義時自動被定義。那么我們就思考下：1、如何判斷構造函數的執行結果呢？2、在構造函數中執行 return 語句會發生什么呢？3、構造函數執行結束是否意味著對象構造成功呢？

        我們帶著問題來看看下面程序會怎么執行

#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;
}

        我們在構造函數中直接 return，看看編譯是否會通過

        我們看到編譯是通過的，但是它的結果和我們想的不一樣。那么我們會想這返回的是個錯誤的對象，有什么辦法杜絕呢？加個私有的 bool 類型成員變量 mStatus 來判斷下它的狀態，如果構造函數執行完成便將它置為 true，初始化為 false。在 main 函數中先判斷它的狀態是否為 true，如果是則執行打印。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;
}

        我們看看編譯結果

        確實是初始化失敗了。關于構造函數，我們可能不知道的幾個點：1、只提供自動初始化成員變量的機會；2、不能保證初始化邏輯一定成功；3、執行 return 語句后構造函數立即結束。由此可見，構造函數能決定的知識對象的初始化狀態，而不是對象的誕生！！

        在 C++ 中有半成品的概念，顧名思義就是未初始化完成的對象。半成品對象是合法的 C++ 對象，也是 Bug 的重要來源之一。在我們之前創建的數組類中，如果在構造函數中申請數組大小得不到成功執行，那么就會莫名的得到段錯誤。但是它是不確定的，一般而言，這種情況很少，所以也就很不好調試。

        那么依據工程經驗，這時我們便可將構造過程分為：與資源無關的初始化操作，也就是不可能出現異常情況的操作；還有就是需要使用系統資源的操作，可能出現異常情況，如：內存申請，訪問文件等。下面我們以一幅圖來說明二階構造的順序

        那么我們可以看出如果在進行系統資源申請操作時出錯，我們便刪除半成品對象，返回 NULL。這樣我們便可以避免這類的 Bug。下來我們以代碼為例進行分析說明

#include <stdio.h>

class TowPhassCons
{
private:
    TowPhassCons()    // 第一階段構造函數
    {
    }
    bool construct()  // 第二階段構造函數
    {
        return true;
    }
public:
    static TowPhassCons* NewInstance(); // 對象創建函數
};

TowPhassCons* TowPhassCons::NewInstance()
{
    TowPhassCons* ret = new TowPhassCons();
    
    // 若第二階段構造失敗，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;
}

        我們先來這樣試試平時我們直接創建對象的方法，看看編譯可以通過嗎

        它說構造函數是個私有函數，我們不能直接調用。再來試試第 35 行那樣的創建對象呢

        還是報一樣的錯誤。那么我們再來試試最后一種，調用二階構造函數

        那么編譯是通過的。如果我們試試在 construct 函數中直接返回 false 呢

        那么對象 obj 就會指向為空。下來我們就是用二階構造的思想來加強下我們之前所寫的數組類

IntArray.h 源碼

#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 源碼

#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 源碼

#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;
}

        我們編譯下，看看結果

        結果和我們所想的是一樣的。通過對二階構造的學習，總結如下：1、構造函數只能決定對象的初始化狀態，構造函數中初始化操作的失敗并不影響對象的誕生；2、初始化不完全的半成品對象是 Bug 的重要來源；3、二階構造人為的將初始化過程分為兩部分，它能確保創建的對象都是完整初始化的。

        歡迎大家一起來學習 C++ 語言，可以加我QQ：243343083。