C++：在实例化类成员时使用new关键字和不使用的区别是什么？

Question

在一个编程作业中，我们被给定一个模板类，其中声明了两个成员不是指针，而是实际的对象：

Foo member;

在构造函数中，我最初尝试使用member = *(new Foo());，但是发现它有时会复制新的Foo对象，从而导致内存泄漏。

最终我找到了member = Foo()，然后查阅了它们之间的区别。我了解到成员将分配在堆栈上，而不是堆上，并且一旦超出范围，它将被删除。但对于对象来说，这是如何工作的呢？

成员只有在父类/对象被删除时才会被删除吗？

我还有另一个关于member = *(new Foo());的问题。我正在初始化两个相同类型的成员变量：

// Members
Foo member1;
Foo member2;

// Constructor {
    member1 = *(new Foo());
    member2 = *(new Foo());
}

由于某些原因，似乎member1没有被复制，它保留了与初始Foo相同的地址（即在删除时没有内存泄漏）。然而，member2会被复制并具有不同的地址，导致内存泄漏。这是为什么呢？

- Joey

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如果你还没有一本好的C++入门书，那么最好去获取一本。C++对象模型与大多数其他常用编程语言完全不同，如果你要写C++代码，理解其基础知识非常重要。 - undefined

我不知道所谓的“完全不同”，但肯定有一些基本的东西被忽略了。 - undefined

@James McNellis：我想听听您如何将其归类为根本不同。您真正可以进行比较的唯一对象模型是Java，因为其他常用语言很可能是脚本语言。即便如此，指针和内存分配的基本原则在所有语言之间可能是相同的，只是实现方式不同而已。然而，它们的释放和取消引用方式可能会有所不同。 - undefined

@vol7ron：关于这个主题可以写一本书（我相信肯定有人已经写了……）。显然，C++对象模型与Java和.NET对象模型根本不同：生命周期是确定的，模型是以值为中心而不是引用为中心的。C++对象模型与C中的对象模型也根本不同：C没有构造或析构的概念，所有的复制和赋值实际上都是原始内存复制。仍然有可能考虑脚本语言，其中大多数像Java和.NET一样具有非确定性的对象生命周期。 - undefined

@James：我已经有一段时间没有用C/C++编程了，所以谢谢你没有把我的问题当作粗鲁的。我不确定为什么问题中涉及到了C，因为我记得它缺少class对象，并且需要大量依赖于structs，但我们在讨论C++。我认为C++/Java中对象创建的核心基础是相同的，我不确定你所说的生命周期是“确定性”的含义。不过，我认为你在评论中所说的一个是以值为中心，另一个是以引用为中心，已经准确地表达了需要说的内容。 - undefined

@vol7ron：不，你的问题一点也不显得粗鲁！（我的回答可能有点轻率，抱歉。）关于确定性：在C++程序中，你总是可以准确地知道对象何时被创建和销毁：有明确定义的规则规定了构造函数和析构函数的调用时机。因此，对象的生命周期是确定性的。在Java和C#中，你知道对象何时被创建，但不知道何时被销毁。对象在你使用完毕后由垃圾收集器在某个时间点进行销毁。因此，生命周期是非确定性的。 - undefined

Answer 1

你的分析是不正确的。这两种情况都是内存泄漏。你所做的是分配一个对象的新副本，将值分配给成员，然后丢弃指向已分配内存的指针而不释放该内存。在这两种情况下都存在内存泄漏。

现在，考虑以下代码：

class MemberType {
  public:
    MemberType() { std::cout << "Default constructor" << std::endl; }
    MemberType(int) { std::cout << "Int constructor" << std::endl; }
};

class Example1 {
  public:
     Example1() {}
  private:
     MemberType member_;
};

class Example2 {
  public:
      Example2() : member_(5) {}
  private:
      MemberType member_;
};

int main(int argc, char** argv) {
   Example1 example1;
   Example2 example2;
   return 0;
}

这段代码将打印出不同类型的构造函数。请注意，在默认情况下成员变量会以默认方式初始化，无需任何初始化代码，因此在默认初始化情况下，您的new语句（甚至是没有new的赋值语句）都是不必要的。当使用除默认构造函数以外的构造函数来初始化成员变量时，正确的方法是使用初始化列表。在示例中，“：member_（5）”就是使用初始化列表进行初始化。更多有关C++中构造对象的信息，请参见C++ FAQ on constructors。

- Michael Aaron Safyan

Answer 2

member = *(new Foo());

new Foo() 动态分配了一个 Foo 对象并返回该对象的指针。通过使用 * 解引用该指针，您可以获得 Foo 对象。然后将这个对象赋值给 member，这涉及到调用 Foo 的复制赋值运算符。默认情况下，此运算符将右侧（*(new Foo())）对象的每个成员的值分配给左侧对象（member）。

问题在于：new Foo() 动态分配了一个 Foo 对象，而该对象直到您 delete 从 new 返回的指针之前都不会被销毁。您没有将该指针保存在任何地方，因此泄漏了动态分配的对象。

这不是初始化对象的正确方法。

member = Foo();

这将创建一个临时的、初始化的Foo对象，并将该对象赋值给member。在语句结束时（实际上是在;处），临时对象被销毁。member没有被销毁，且临时Foo对象的内容被复制到了member中，因此这正是您想要做的事情。

请注意，初始化成员变量的首选方式是使用初始化列表：

struct C {
    Foo member1, member2;

    C() : member1(), member2() { }
};

- James McNellis