在 C++ 中编写复制构造函数和赋值运算符的清单

Posted 2023-02-25

【中文标题】在 C++ 中编写复制构造函数和赋值运算符的清单

【英文标题】：Checklist for writing copy constructor and assignment operator in C++

【发布时间】：2010-09-17 21:52:32

【问题描述】：

请列出复制构造函数和赋值运算符在 C++ 中需要执行的任务，以保持异常安全、避免内存泄漏等。

【参考方案1】：

首先确定您确实需要支持副本。大多数情况下并非如此，因此禁用两者是可行的方法。

有时，您仍需要从多态层次结构中为类提供重复项，在这种情况下：禁用赋值运算符，编写（受保护？）复制构造函数，并提供虚拟 clone() 函数。

否则，如果您正在编写一个值类，您将回到 Coplien 的正交规范形式的领域。如果您有一个无法简单复制的成员，则需要提供一个复制构造函数、一个析构函数、一个赋值运算符和一个默认构造函数。这条规则可以细化，例如：The Law of The Big Two

我还建议您查看C++ FAQ regarding assignment operators、copy-and-swap idiom 和GOTW。

【讨论】：

我还以为是4的规则呢。

AFAIK，它源自 Jim Coplien 的书，因此得名——顺便说一句，它仅适用于值类。有人称之为四法则。在 C++ FAQ lite 中有（曾经？）关于 /Rule of Big Three/ 的解释（我再也找不到了）。多亏了 RAII，它可以减少到两个。

还可以防止赋值运算符中的自赋值。

@Adrian：如果赋值运算符使用复制和交换，则不需要进一步保护。

其实异常安全足以保证自赋值安全。复制和交换只是提供异常安全性的一种巧妙方法。

【参考方案2】：

编译器生成的版本在大多数情况下都可以工作。

当你的对象包含一个 RAW 指针（一个没有 RAW 指针的参数）时，你需要更加仔细地思考这个问题。所以你有一个 RAW 指针，第二个问题是你是否拥有指针（它是否被你删除）？如果是这样，那么您将需要应用 4 的规则。

拥有超过 1 个 RAW 指针变得越来越难以正确执行（复杂性的增加也不是线性的 [但这是观察性的，我没有真实的统计数据来支持该陈述]）。因此，如果您有超过 1 个 RAW 指针，请考虑将每个指针包装在自己的类中（某种形式的智能指针）。

4 规则：如果一个对象是 RAW 指针的所有者，那么您需要定义以下 4 个成员以确保您正确处理内存管理：

构造函数 复制构造函数 赋值运算符 析构函数

如何定义这些取决于具体情况。但需要注意的事项：

默认构造：将指针设置为 NULL 复制构造函数：使用复制和交换理念提供给“强异常保证” 赋值运算符：检查对自身的赋值 析构函数：防止异常从析构函数中传播出去。

【讨论】：

“编译器生成的版本适用于大多数情况。” - 取决于你做什么样的编程。即使一切都是智能指针，处理资源跟踪和异常问题，浅拷贝也可能不是你想要的语义。

【参考方案3】：

尝试阅读这篇文章。

http://www.icu-project.org/docs/papers/cpp_report/the_anatomy_of_the_assignment_operator.html

是一个很好的分析赋值运算符

【讨论】：

这通常是我在采访中会问的问题。但是，我看到了一个错误的假设：大多数对象都需要是可复制的。 “精心设计的 C++ 系统中的每个对象都有一个默认构造函数、一个复制构造函数和一个赋值运算符。”这句话适用于基于值的对象，而不是实体。

【参考方案4】：

我不知道这里安全异常，但我走这条路。让我们想象它是一个模板化的数组包装器。希望对你有帮助:)

Array(const Array& rhs)
    
        mData = NULL;
        mSize = rhs.size();
        *this = rhs;
    

    Array& operator=(const Array& rhs)
    
        if(this == &rhs)
        
            return *this;
        

        int len = rhs.size();

        delete[] mData;

        mData = new T[len];

        for(int i = 0; i < len; ++i)
        
            mData[i] = rhs[i];
        

        mSize = len;

        return *this;
    

【讨论】：

这段代码不是异常安全的。总是在释放前分配！

不，不是。我对异常安全代码没有任何问题，所以我从来没有机会练习它。上面这个只是snipper，通常你使用STL容器。请贴出你的sn-p，我想看看。

我在回复中提供的链接中有很多sn-ps。顺便说一句，阻止自分配的测试现在被认为是反成语（现在更好地理解了异常）

“顺便说一句，阻止自赋值的测试现在被视为反成语”链接到解释？

我在另一条消息中提供了链接s -> 请参阅 GOTW 和 FAQ C++ lite。