拷贝控制C++

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了拷贝控制C++相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

第13章 拷贝控制

从此章我们即将开始第三部分的学习,之前我们已经学过了两个部分,C++基础和C++标准库,第三部分为类设计者的工具
也就是我们即将开始传说中的对象对象编程之旅,面向对象程序设计(Object Oriented Programming)

本章进行学习类如何操控该类型的拷贝,赋值,移动或者销毁,有:拷贝构造函数、移动构造函数、拷贝赋值运算符、移动赋值运算符以及析构函数等重要知识

拷贝构造函数

定义:如果一个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用,且任何额外参数都有默认值,则此构造函数是构造拷贝函数

简单上手

//example1.cpp
class Person

public:
    int age;
    Person() = default;
    Person(int age) : age(age) 
    Person(const Person &person)
    
        //内容拷贝
        this->age = person.age;
    
;

int main(int argc, char **argv)

    Person person1(19);
    Person person2 = person1;
    cout << person2.age << endl; // 19
    return 0;

合成拷贝构造函数

默认情况下,编译器会定义一个拷贝构造函数,即使在我们提供拷贝构造函数的情况下也仍会自动生成,默认情况下会将每个非static成员拷贝到正在创建的对象中

//example2.cpp
class Person

public:
    int age;
    string name;
    Person() = default;
    Person(const Person &);
    Person(const int age, const string name) : age(age), name(name)
    
    
;

//直接使用构造函数初始化列表
//此定义与默认合成拷贝函数相同
Person::Person(const Person &person) : age(person.age), name(person.name)



int main(int argc, char **argv)

    Person me(19, "gaowanlu");
    Person other = me;
    // 19 gaowanlu
    cout << other.age << " " << other.name << endl;
    return 0;

尝试测试一下编译器默认提供的合成拷贝构造函数,可见存在默认合成拷贝构造函数
如果不想让一个构造函数具有可以赋值转换的功能,则将其定义为explicit的

//example3.cpp
class Person

public:
    string name;
    int age;
    Person(const int age, const string name) : name(name), age(age) 
;

int main(int argc, char **argv)

    Person me(19, "gaowanlu");
    Person other = me;
    // 19 gaowanlu
    cout << other.age << " " << other.name << endl;
    return 0;

重载赋值运算符

重载operator=方法进行自定义赋值运算符使用时要做的事情

//example4.cpp
class Person

public:
    int age;
    string name;
    Person() = default;
    Person(int age, string name) : age(age), name(name) 
    Person &operator=(const Person &);
;

Person &Person::operator=(const Person &person)

    cout << "operator =" << endl;
    this->age = person.age;
    this->name = person.name;
    return *this;


int main(int argc, char **argv)

    Person person1(19, "me");
    Person person2;
    person2 = person1;                                  // operator =
    cout << person2.age << " " << person2.name << endl; // 19 me
    return 0;

合成拷贝赋值运算符

与合成拷贝构造函数类似,如果没有自定义拷贝赋值运算符,编译器会自动生成

//example5.cpp
class Person

public:
    int age;
    string name;
    Person() = default;
    Person(int age, string name) : age(age), name(name) 
;

int main(int argc, char **argv)

    Person person1(19, "me");
    Person person2;
    person2 = person1;                                  //使用默认合成拷贝赋值运算符
    cout << person2.age << " " << person2.name << endl; // 19 me
    return 0;

析构函数

析构函数与构造函数不同,构造函数初始化对象的非static数据成员,还可能做一些在对象创建时需要做的事情。析构函数通常释放对象的资源,并销毁对象的非static数据成员

~TypeName();析构函数没有返回值,没有接收参数,所以其没有重载形式

在构造函数中,初始化部分执行在函数体执行前,析构函数则是首先执行函数体,然后按照初始化顺序的逆序销毁。

构造函数被调用的时机

  • 变量在离开其作用域时被销毁
  • 当一个对象被销毁时,其成员被销毁
  • 容器(无论标准容器还是数组)被销毁时,其元素被销毁
  • 动态内存分配,当对它的指针使用delete时被销毁
  • 对于临时对象,当创建它的完整表达式结束时被销毁
//example6.cpp
class Person

public:
    int age;
    string name;
    Person() = default;
    Person(int age, string name) : age(age), name(name) 
    ~Person()
    
        cout << "~Person" << endl;
    
;

Person func(Person person)

    return person;


int main(int argc, char **argv)

    Person person(19, "me");
    Person person1 = func(person);
    //~Person被打印三次
    //首先将person拷贝给func的形参,然后形参person作为返回值赋值给person1
    //然后func返回值person被销毁
    //随着main执行完毕,main内的两个Person被销毁
    return 0;

合成析构函数

当为自定义析构函数时,编译器会自动提供一个合成析构函数,对于某些类作用为阻止该类型的对象被销毁,如果不是则函数体为空

//example7.cpp
class Person

public:
    int age;
    string name;
    Person() = default;
    Person(int age, string name) : age(age), name(name) 
    ~Person()  //等价于合成析构函数
;

int main(int argc, char **argv)

    Person person(19, "gaowanlu");
    cout << person.age << " " << person.name << endl; // 19 gaowanlu
    return 0;

在合成析构函数体执行完毕之后,成员会被自动销毁,对象中的string被销毁时,将会调用string的析构函数,将name的内存释放掉,析构函数自身并不直接销毁成员,是在析构函数体之后隐含的析构阶段中被销毁的,整个销毁过程,析构函数体是作为成员销毁步骤之外的并一部分而进行的

如果对象的内部有普通指针记录new动态内存,在对象析构过程默认只进行指针变量指针本身的释放,而不对申请的内存进行释放,则就需要动态内存章节学习的在析构函数体内手动释放他们,或者使用智能指针,随着智能指针的析构被执行,动态内存会被释放

三/五法则

有三个基本操作可控制类的拷贝操作:拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、析构函数。在新标准下还可以通过定义一个移动构造函数、一个移动赋值运算符
我们发现有时赋值运算符与拷贝构造函数会执行相同的功能,通常情况下并不要求定义所有这些操作

使用合成拷贝函数和合成拷贝赋值运算符时可能遇见的问题

//example8.cpp
class Person

public:
    int age;
    string *name;
    Person(const string &name = string()) : name(new string(name)), age(0) 
    ~Person()
    
        delete name;
    
;

int main(int argc, char **argv)

    
        Person person1("me");
        Person person2 = person1; //使用合成拷贝构造函数
        //此时的person1.name与person2.name指向相同的内存地址
        *person1.name = "he";
        cout << *person2.name << endl; // he
    
    cout << "end" << endl; // end
    return 0;

在合成拷贝构造函数和合成拷贝赋值运算符,其中的拷贝操作都是简单的指针地址赋值,而不是重新开辟空间,再将原先的name赋值到新的内存空间

使用=default

使用=default可以显式要求编译器生成合成拷贝构造函数和拷贝赋值运算符

//example9.cpp
class Person

public:
    Person() = default;                //合成默认构造函数
    Person(const Person &) = default;  //合成拷贝构造函数
    Person &operator=(const Person &); //合成拷贝赋值运算
    ~Person() = default;               //合成析构函数
;

//默认在类内使用=default的成员函数为内联的
//如果不希望是内联函数则应在类外部定义使用=default
Person &Person::operator=(const Person &person) = default;

int main(int argc, char **argv)

    Person person1;
    Person person2 = person1;
    cout << "end" << endl; // endl
    return 0;

=delete阻止拷贝

使用=delete定义删除的函数

//example10.cpp
class Person

public:
    Person() = default;
    Person(const Person &) = delete;            //禁止拷贝构造函数
    Person &operator=(const Person &) = delete; //阻止拷贝赋值
    ~Person() = default;
;

int main(int argc, char **argv)

    Person person1;
    // Person person2 = person1;//错误 不允许拷贝复制赋值
    return 0;

析构函数不能是删除的成员,否则就不能销毁此类型,没有析构函数的类型可以使用动态分配方式创建,但是不能被销毁

//example11.cpp
class Person

public:
    int age;
    string name;
    Person(const int age, const string name) : age(age), name(name) 
    ~Person() = delete;
;

int main(int argc, char **argv)

    Person *person = new Person(19, "me");
    // delete person;//错误 Person没有析构函数
    return 0;

编译器将成员处理为删除的

对于某些情况,编译器会将合成的成员定义为删除的函数

重点:如果一个类有数据成员不能默认构造、拷贝、复制、销毁,则对应的成员函数将被定义为删除的

private拷贝控制

在新标准之前没有,删除的成员,类是通过将其拷贝构造函数和拷贝赋值运算符声明为private的来阻止拷贝的

//example12.cpp
class Person

private:
    Person(const Person &person);
    Person &operator=(const Person &person);

public:
    int age;
    string name;
    Person(const int age, const string name) : age(age), name(name) 
    ~Person() = default;
    Person() = default;
    void test();
;

Person::Person(const Person &person)


Person &Person::operator=(const Person &person)

    return *this;


void Person::test()

    Person *person = new Person(19, "me");
    Person person1 = *person; //函数成员或者友元函数可以使用
    delete person;


int main(int argc, char **argv)

    Person person1(19, "me");
    // Person person2 = person1;
    // error: 'Person::Person(const Person&)' is private within this context
    person1.test();
    return 0;

这种虽然类的外部不能使用拷贝构造和拷贝赋值,但是类的友元和成员函数仍可使用二者,同时想要阻止友元函数或者成员函数的使用,则只声明private成员即可不进行定义

//example13.cpp
class Person

private:
    Person(const Person &person);            //只声明不定义
    Person &operator=(const Person &person); //只声明不定义

public:
    int age;
    string name;
    Person(const int age, const string name) : age(age), name(name) 
    ~Person() = default;
    Person() = default;
    void test();
;

int main(int argc, char **argv)

    Person person1(19, "me");
    // Person person2 = person1;
    //  error: 'Person::Person(const Person&)' is private within this context
    // 如果函数成员或友元函数使用拷贝构造或者赋值 也会报错
    return 0;

总之优先使用=delete这种新的规范,delete是从编译阶段直接解决问题

行为像值的类

有些类拷贝是值操作,是一份相同得副本

//example14.cpp
class Person

public:
    int *age;
    string *name;
    Person(const int &age, const string &name) : age(new int(age)), name(new string(name)) 
    Person() : age(new int(0)), name(new string("")) 
    Person &operator=(const Person &person);
    ~Person()
    
        delete age, delete name;
    
;

Person &Person::operator=(const Person &person)

    *age = *person.age;
    *name = *person.name;
    return *this;


int main(int argc, char **argv)

    Person person1(19, "me");
    Person person2(20, "she");
    person1 = person2;
    cout << *person1.age << " " << *person1.name << endl; // 20 she
    cout << *person2.age << " " << *person2.name << endl; // 20 she
    *person1.name = "gaowanlu";
    cout << *person1.age << " " << *person1.name << endl; // 20 gaowanlu
    cout << *person2.age << " " << *person2.name << endl; // 20 she
    //可见之间此类对象像一种值类型
    return 0;

行为像指针的类

有些类拷贝是指针指向的操作,也就是不同的类的成员会使用相同的内存

先来看一种简单使用的情况

//example15.cpp
class Person

public:
    int *age;
    string *name;
    Person() : age(new int(0)), name(new string) 
    Person(const int &age, const string &name) : age(new int(age)), name(new string(name)) 
    Person &operator=(const Person &person);
;

Person &Person::operator=(const Person &person)

    if (age)
        delete age;
    if (name)
        delete name;
    age = person.age;
    name = person.name;
    return *this;


int main(int argc, char 以上是关于拷贝控制C++的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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