我从ReSharper收到一条关于从对象构造函数调用虚拟成员的警告。

为什么这是不该做的?


因为在构造函数完成执行之前,对象不会完全实例化。虚拟函数引用的任何成员都不能初始化。在C++中,当您处于构造函数中时,这仅指所处构造函数的静态类型,而不是所创建对象的实际动态类型。这意味着虚拟函数调用甚至可能不会到达您期望的位置。

是的,在构造函数中调用虚拟方法通常是不好的。

此时,对象可能还没有完全构造,方法所期望的不变量可能还不成立。

为了回答您的问题,请考虑以下问题:当Child对象被实例化时,下面的代码将打印出什么?

class Parent
{
    public Parent()
    {
        DoSomething();
    }

    protected virtual void DoSomething() 
    {
    }
}

class Child : Parent
{
    private string foo;

    public Child() 
    { 
        foo = "HELLO"; 
    }

    protected override void DoSomething()
    {
        Console.WriteLine(foo.ToLower()); //NullReferenceException!?!
    }
}

答案是,实际上会引发NullReferenceException,因为foo为空。对象的基构造函数在其自身构造函数之前调用。通过在对象的构造函数中进行虚拟调用,您引入了继承对象在完全初始化之前执行代码的可能性。

在这个特定的例子中,C++和C#之间有区别。在C++中,对象未初始化,因此在构造函数中调用病毒函数是不安全的。在C#中,当创建类对象时,其所有成员都是零初始化的。可以在构造函数中调用虚拟函数,但如果您将访问仍然为零的成员。如果您不需要访问成员,那么在C#中调用虚拟函数是非常安全的。

在C#中,基类构造函数在派生类构造函数之前运行,因此派生类可能在可能重写的虚拟成员中使用的任何实例字段都尚未初始化。

请注意,这只是一个警告,让你注意并确保一切正常。这个场景有实际的用例,您只需要记录虚拟成员的行为,它不能使用下面的派生类中声明的任何实例字段,构造函数调用它。

当用C#编写的对象被构造时,会发生的情况是初始化器按照从最派生类到基类的顺序运行,然后构造函数按照从基类到最派生类的顺序运行(有关为什么这样做的详细信息,请参阅Eric Lippert的博客)。

此外,在.NET对象中,对象在构造时不会改变类型,而是从最派生的类型开始,方法表是最派生的。这意味着虚拟方法调用总是在最派生的类型上运行。

当你结合这两个事实时,你会遇到这样的问题:如果你在构造函数中调用了一个虚拟方法,并且它不是继承层次结构中最派生的类型,那么它将在一个尚未运行构造函数的类上被调用,因此可能不处于调用该方法的合适状态。

当然,如果您将类标记为密封的,以确保它是继承层次结构中最派生的类型,那么这个问题就会得到缓解——在这种情况下,调用虚拟方法是完全安全的。

您的构造函数(稍后,在软件的扩展中)可以从重写虚拟方法的子类的构造函数调用。现在不是子类的函数实现,而是基类的实现将被调用。所以在这里调用虚拟函数是没有意义的。

然而,如果您的设计满足Liskov替换原则,则不会造成任何伤害。也许这就是为什么它被容忍的原因——一个警告,而不是错误。

C#的规则与Java和C++的规则非常不同。

当您在C#中的某个对象的构造函数中时,该对象以完全初始化(只是不是“构造”)的形式存在,作为其完全派生类型。

namespace Demo
{
    class A 
    {
      public A()
      {
        System.Console.WriteLine("This is a {0},", this.GetType());
      }
    }

    class B : A
    {      
    }

    // . . .

    B b = new B(); // Output: "This is a Demo.B"
}

这意味着,如果从a的构造函数调用虚拟函数,它将解析为B中的任何重写(如果提供了重写)。

即使你有意这样设置A和B,充分理解系统的行为,你也可能会在以后受到冲击。假设您在B的构造函数中调用了虚拟函数,“知道”它们将由B或A酌情处理。然后时间过去了,其他人决定他们需要定义C,并重写其中的一些虚拟函数。突然间,B的构造函数最终调用了C中的代码,这可能会导致非常令人惊讶的行为。

无论如何,避免构造函数中的虚函数可能是一个好主意,因为C#、C++和Java之间的规则是如此不同。你的程序员可能不知道该怎么做!

警告的原因已经描述过了,但您将如何修复警告?您必须密封类或虚拟成员。

  class B
  {
    protected virtual void Foo() { }
  }

  class A : B
  {
    public A()
    {
      Foo(); // warning here
    }
  }

您可以密封A类:

  sealed class A : B
  {
    public A()
    {
      Foo(); // no warning
    }
  }

或者您可以密封方法Foo:

  class A : B
  {
    public A()
    {
      Foo(); // no warning
    }

    protected sealed override void Foo()
    {
      base.Foo();
    }
  }

这个问题的一个重要方面(其他答案尚未解决)是,如果派生类希望基类从其构造函数中调用虚拟成员,则基类是安全的。在这种情况下,派生类的设计者负责确保在构造完成之前运行的任何方法都将在这种情况下尽可能合理地运行。例如,在C++/CLI中,构造函数被包装在代码中,如果构造失败,这些代码将对部分构造的对象调用Dispose。在这种情况下,调用Dispose通常是防止资源泄漏所必需的,但Dispose方法必须做好准备,以防运行它们的对象可能尚未完全构造。

对于你为什么不想这样做,上面有很好的答案。这里有一个反例,也许你想这样做(由Sandi Metz翻译成C#,来自Ruby中的实用面向对象设计,第126页)。

注意,GetDependency()没有触及任何实例变量。如果静态方法可以是虚拟的,那么它将是静态的。

(公平地说,可能有更聪明的方法通过依赖注入容器或对象初始化器来实现这一点…)

public class MyClass
{
    private IDependency _myDependency;

    public MyClass(IDependency someValue = null)
    {
        _myDependency = someValue ?? GetDependency();
    }

    // If this were static, it could not be overridden
    // as static methods cannot be virtual in C#.
    protected virtual IDependency GetDependency() 
    {
        return new SomeDependency();
    }
}

public class MySubClass : MyClass
{
    protected override IDependency GetDependency()
    {
        return new SomeOtherDependency();
    }
}

public interface IDependency  { }
public class SomeDependency : IDependency { }
public class SomeOtherDependency : IDependency { }

我发现的另一件有趣的事情是,通过执行下面这样的操作可以“满足”ReSharper错误,这对我来说是愚蠢的。然而,正如许多前面提到的,在构造函数中调用虚拟财产/方法仍然不是一个好主意。

public class ConfigManager
{
   public virtual int MyPropOne { get; private set; }
   public virtual string MyPropTwo { get; private set; }

   public ConfigManager()
   {
    Setup();
   }

   private void Setup()
   {
    MyPropOne = 1;
    MyPropTwo = "test";
   }
}

重要的一点是,解决这个问题的正确方法是什么?

正如Greg所解释的,这里的根本问题是基类构造函数会在构造派生类之前调用虚拟成员。

以下代码摘自MSDN的构造函数设计指南,演示了这个问题。

public class BadBaseClass
{
    protected string state;

    public BadBaseClass()
    {
        this.state = "BadBaseClass";
        this.DisplayState();
    }

    public virtual void DisplayState()
    {
    }
}

public class DerivedFromBad : BadBaseClass
{
    public DerivedFromBad()
    {
        this.state = "DerivedFromBad";
    }

    public override void DisplayState()
    {   
        Console.WriteLine(this.state);
    }
}

创建DerivedFromBad的新实例时,基类构造函数调用DisplayState并显示BadBaseClass,因为派生构造函数尚未更新该字段。

public class Tester
{
    public static void Main()
    {
        var bad = new DerivedFromBad();
    }
}

一个改进的实现从基类构造函数中删除了虚拟方法,并使用了Initialize方法。创建DerivedFromBetter的新实例将显示预期的“DerivedFromBetter”

public class BetterBaseClass
{
    protected string state;

    public BetterBaseClass()
    {
        this.state = "BetterBaseClass";
        this.Initialize();
    }

    public void Initialize()
    {
        this.DisplayState();
    }

    public virtual void DisplayState()
    {
    }
}

public class DerivedFromBetter : BetterBaseClass
{
    public DerivedFromBetter()
    {
        this.state = "DerivedFromBetter";
    }

    public override void DisplayState()
    {
        Console.WriteLine(this.state);
    }
}

只是为了补充我的想法。如果在定义私有字段时总是初始化它,那么应该避免这个问题。至少以下代码就像一个符咒:

class Parent
{
    public Parent()
    {
        DoSomething();
    }
    protected virtual void DoSomething()
    {
    }
}

class Child : Parent
{
    private string foo = "HELLO";
    public Child() { /*Originally foo initialized here. Removed.*/ }
    protected override void DoSomething()
    {
        Console.WriteLine(foo.ToLower());
    }
}

该警告提醒您虚拟成员很可能在派生类上被重写。在这种情况下,父类对虚拟成员所做的任何操作都将通过重写子类来撤消或更改。看一下这个小例子

下面的父类试图将值设置为其构造函数上的虚拟成员。这将触发Re sharper警告,请参见代码:

public class Parent
{
    public virtual object Obj{get;set;}
    public Parent()
    {
        // Re-sharper warning: this is open to change from 
        // inheriting class overriding virtual member
        this.Obj = new Object();
    }
}

此处的子类重写父属性。如果此属性未标记为virtual,编译器将警告该属性隐藏父类上的属性,如果有意,建议您添加“new”关键字。

public class Child: Parent
{
    public Child():base()
    {
        this.Obj = "Something";
    }
    public override object Obj{get;set;}
}

最后是对使用的影响,下面示例的输出放弃了父类构造函数设置的初始值。这就是Re sharper试图警告您的,在父类构造函数上设置的值将被子类构造函数覆盖,子类构造函数在父类构造器之后立即调用。

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var child = new Child();
        // anything that is done on parent virtual member is destroyed
        Console.WriteLine(child.Obj);
        // Output: "Something"
    }
} 

小心盲目地听从Resharper的建议,让课堂变得封闭!如果它是EF Code First中的模型,它将删除虚拟关键字,这将禁用其关系的延迟加载。

    public **virtual** User User{ get; set; }

我只需要向基类添加一个Initialize()方法,然后从派生构造函数调用它。在执行所有构造函数之后,该方法将调用任何虚拟/抽象方法/财产:)

我认为,如果您想让子类能够设置或重写父构造函数将立即使用的属性,则忽略警告可能是合法的:

internal class Parent
{
    public Parent()
    {
        Console.WriteLine("Parent ctor");
        Console.WriteLine(Something);
    }

    protected virtual string Something { get; } = "Parent";
}

internal class Child : Parent
{
    public Child()
    {
        Console.WriteLine("Child ctor");
        Console.WriteLine(Something);
    }

    protected override string Something { get; } = "Child";
}

这里的风险是子类从其构造函数设置属性,在这种情况下,值的更改将在调用基类构造函数之后发生。

我的用例是,我希望子类提供一个特定的值或一个实用程序类(如转换器),而不需要在基础上调用初始化方法。

在实例化子类时,上面的输出是:

Parent ctor
Child
Child ctor
Child