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C語(yǔ)言里面構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的運(yùn)用辦法
摘 要：構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)是一個(gè)類中看似較為簡(jiǎn)單的兩類函數(shù)，但在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中總會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的運(yùn)行錯(cuò)誤。本文將較系統(tǒng)的介紹構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)的原理及在C#中的運(yùn)用，以及在使用過(guò)程中需要注意的若干事項(xiàng)。
關(guān)鍵字：構(gòu)造函數(shù)；析構(gòu)函數(shù)；垃圾回收器；非托管資源；托管資源
一．構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)的原理
作為比C更先進(jìn)的語(yǔ)言，C#提供了更好的機(jī)制來(lái)增強(qiáng)程序的安全性。C#編譯器具有嚴(yán)格的類型安全檢查功能，它幾乎能找出程序中所有的語(yǔ)法問(wèn)題，這的確幫了程序員的大忙。但是程序通過(guò)了編譯檢查并不表示錯(cuò)誤已經(jīng)不存在了，在“錯(cuò)誤”的大家庭里，“語(yǔ)法錯(cuò)誤”的地位只能算是冰山一角。級(jí)別高的錯(cuò)誤通常隱藏得很深，不容易發(fā)現(xiàn)。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不少難以察覺(jué)的程序錯(cuò)誤是由于變量沒(méi)有被正確初始化或清除造成的，而初始化和清除工作很容易被人遺忘。微軟利用面向?qū)ο蟮母拍钤谠O(shè)計(jì)C#語(yǔ)言時(shí)充分考慮了這個(gè)問(wèn)題并很好地予以解決：把對(duì)象的初始化工作放在構(gòu)造函數(shù)中，把清除工作放在析構(gòu)函數(shù)中。當(dāng)對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，構(gòu)造函數(shù)被自動(dòng)執(zhí)行。當(dāng)對(duì)象消亡時(shí)，析構(gòu)函數(shù)被自動(dòng)執(zhí)行。這樣就不用擔(dān)心忘記對(duì)象的初始化和清除工作。
二．構(gòu)造函數(shù)在C#中的運(yùn)用
構(gòu)造函數(shù)的名字不能隨便起，必須讓編譯器認(rèn)得出才可以被自動(dòng)執(zhí)行。它的命名方法既簡(jiǎn)單又合理：讓構(gòu)造函數(shù)與類同名。除了名字外，構(gòu)造函數(shù)的另一個(gè)特別之處是沒(méi)有返回值類型，這與返回值類型為void的函數(shù)不同。如果它有返回值類型，那么編譯器將不知所措。在你可以訪問(wèn)一個(gè)類的方法、屬性或任何其它東西之前， 第一條執(zhí)行的語(yǔ)句是包含有相應(yīng)類的構(gòu)造函數(shù)。甚至你自己不寫一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，也會(huì)有一個(gè)缺省構(gòu)造函數(shù)提供給你。
class TestClass
{
public TestClass(): base() {} // 由CLR提供
}
下面列舉了幾種類型的構(gòu)造函數(shù)
1）缺省構(gòu)造函數(shù)
class TestClass
{
public TestClass(): base() {}
}
上面已介紹，它由系統(tǒng)（CLR）提供。
2）實(shí)例構(gòu)造函數(shù)
實(shí)例構(gòu)造函數(shù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)類中實(shí)例進(jìn)行初始化的方法成員。如：
using System;
class Point
{
public double x, y;
public Point()
{
this.x = 0;
this.y = 0;
}
public Point(double x, double y)
{
this.x = x;
this.y = y;
}
}
class Test
{
static void Main()
{
Point a = new Point();
Point b = new Point(3, 4); // 用構(gòu)造函數(shù)初始化對(duì)象
}
}
聲明了一個(gè)類Point，它提供了兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)。它們是重載的。一個(gè)是沒(méi)有參數(shù)的Point構(gòu)造函數(shù)和一個(gè)是有兩個(gè)double參數(shù)的Point構(gòu)造函數(shù)。如果類中沒(méi)有提供這些構(gòu)造函數(shù)，那么會(huì)CLR會(huì)自動(dòng)提供一個(gè)缺省構(gòu)造函數(shù)的。但一旦類中提供了自定義的構(gòu)造函數(shù)，如Point()和Point(double x, double y)，則缺省構(gòu)造函數(shù)將不會(huì)被提供，這一點(diǎn)要注意。
3） 靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)
靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)類進(jìn)行初始化的方法成員。它一般用于對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)的初始化。靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)不能有參數(shù)，不能有修飾符而且不能被調(diào)用，當(dāng)類被加載時(shí)，類的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)自動(dòng)被調(diào)用。如：
using System.Data;
class Employee
{
private static DataSet ds;
static Employee()
{
ds = new DataSet(...);
}
}
聲明了一個(gè)有靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的類Employee。注意靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)只能對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化，而不能對(duì)非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化。但是，非靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)既可以對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)成員賦值，也可以對(duì)非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員進(jìn)行初始化。
如果類僅包含靜態(tài)成員，你可以創(chuàng)建一個(gè)private的構(gòu)造函數(shù)：private TestClass() {…}，但是private意味著從類的外面不可能訪問(wèn)該構(gòu)造函數(shù)。所以，它不能被調(diào)用，且沒(méi)有對(duì)象可以被該類定義實(shí)例化。
以上是幾種類型構(gòu)造函數(shù)的簡(jiǎn)單運(yùn)用，下面將重點(diǎn)介紹一下在類的層次結(jié)構(gòu)中（即繼承結(jié)構(gòu)中）基類和派生類的構(gòu)造函數(shù)的使用方式。派生類對(duì)象的初始化由基類和派生類共同完成：基類的成員由基類的構(gòu)造函數(shù)初始化，派生類的成員由派生類的構(gòu)造函數(shù)初始化。
當(dāng)創(chuàng)建派生類的對(duì)象時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)和派生類的構(gòu)造函數(shù)，構(gòu) 造函數(shù)的執(zhí)行次序是：先執(zhí)行基類的構(gòu)造函數(shù)，再執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)。如果派生類又有對(duì)象成員，則，先執(zhí)行基類的構(gòu)造函數(shù)，再執(zhí)行成員對(duì)象類的構(gòu)造函數(shù)，最后執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)。
至于執(zhí)行基類的什么構(gòu)造函數(shù)，缺省情況下是執(zhí)行基類的無(wú)參構(gòu)造函數(shù)，如果要執(zhí)行基類的有參構(gòu)造函數(shù)，則必須在派生類構(gòu)造函數(shù)的成員初始化表中指出。如：
class A
{ private int x;
public A( ) { x = 0; }
public A( int i ) { x = i; }
};
class B : A
{ private int y;
public B( ) { y = 0; }
public B( int i ) { y = i; }
public B( int i, int j ):A(i) { y = j; }
};
B b1 = new B(); //執(zhí)行基類A的構(gòu)造函數(shù)A()，再執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)B()
B b2 = new B(1); //執(zhí)行基類A的構(gòu)造函數(shù)A()，再執(zhí)行派生類的構(gòu)造函數(shù)B(int)
B b3 = new B(0,1); //執(zhí)行執(zhí)行基類A的構(gòu)造函數(shù)A(int) ，再執(zhí)行派生類的
構(gòu)造函數(shù)B(int,int)
在這里構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行次序是一定要分析清楚的。另外，如果基類A中沒(méi)有提供無(wú)參構(gòu)造函數(shù)public A( ) { x = 0; }，則在派生類的所有構(gòu)造函數(shù)成員初始化表中必須指出基類A的有參構(gòu)造函數(shù)A(i)，如下所示：
class A
{ private int x;
public A( int i ) { x = i; }
};
class B : A
{ private int y;
public B():A(i) { y = 0; }
public B(int i):A(i) { y = i; }
public B(int i, int j):A(i) { y = j; }
};
三．析構(gòu)函數(shù)和垃圾回收器在C#中的運(yùn)用
析構(gòu)函數(shù)是實(shí)現(xiàn)銷毀一個(gè)類的實(shí)例的方法成員。析構(gòu)函數(shù)不能有參數(shù)，不能任何修飾符而且不能被調(diào)用。由于析構(gòu)函數(shù)的目的與構(gòu)造函數(shù)的相反，就加前綴‘~’以示區(qū)別。
雖然C#（更確切的說(shuō)是CLR）提供了一種新的內(nèi)存管理機(jī)制---自動(dòng)內(nèi)存管理機(jī)制（Automatic memory management），資源的釋放是可以通過(guò)“垃圾回收器” 自動(dòng)完成的，一般不需要用戶干預(yù)，但在有些特殊情況下還是需要用到析構(gòu)函數(shù)的，如在C#中非托管資源的釋放。
資源的釋放一般是通過(guò)"垃圾回收器"自動(dòng)完成的,但具體來(lái)說(shuō),仍有些需要注意的地方：
1. 值類型和引用類型的引用其實(shí)是不需要什么"垃圾回收器"來(lái)釋放內(nèi)存的,因?yàn)楫?dāng)它們出了作用域后會(huì)自動(dòng)釋放所占內(nèi)存，因?yàn)樗鼈兌急４嬖跅?Stack)中;
2. 只有引用類型的引用所指向的對(duì)象實(shí)例才保存在堆(Heap)中,而堆因?yàn)槭且粋�(gè)自由存儲(chǔ)空間,所以它并沒(méi)有像"棧"那樣有生存期("棧"的元素彈出后就代表生存期結(jié)束,也就代表釋放了內(nèi)存),并且要注意的是,"垃圾回收器"只對(duì)這塊區(qū)域起作用;
然而,有些情況下，當(dāng)需要釋放非托管資源時(shí),就必須通過(guò)寫代碼的方式來(lái)解決。通常是使用析構(gòu)函數(shù)釋放非托管資源，將用戶自己編寫的釋放非托管資源的代碼段放在析構(gòu)函數(shù)中即可。需要注意的是,如果一個(gè)類中沒(méi)有使用到非托管資源,那么一定不要定義析構(gòu)函數(shù),這是因?yàn)閷?duì)象執(zhí)行了析構(gòu)函數(shù),那么"垃圾回收器"在釋放托管資源之前要先調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，然后第二次才真正釋放托管資源，這樣一來(lái)，兩次刪除動(dòng)作的花銷比一次大多的。下面使用一段代碼來(lái)示析構(gòu)函數(shù)是如何使用的：
public class ResourceHolder
{
~ResourceHolder()
{
// 這里是清理非托管資源的用戶代碼段
}
}
四．小結(jié)
構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)雖然是一個(gè)類中形式上較簡(jiǎn)單的函數(shù)，但它們的使用決非看上去那么簡(jiǎn)單，因此靈活而正確的使用構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)能夠幫你更好的理解CLR的內(nèi)存管理機(jī)制，以及更好的管理系統(tǒng)中的資源。
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