浅谈C++类的拷贝控制
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了浅谈C++类的拷贝控制相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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在C++语言的学习过程中，类的拷贝控制是一个较为繁杂的知识点。虽然它的难度不是很大，但是细节很多，需要记忆。本文简略地介绍一下C++类的拷贝控制基本内容，即拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数、移动赋值运算符、析构函数这 5 个函数的写法。
为了便于介绍，我们自己实现一个简单的 string 类，命名为 String 。它只包含一个私有的数据成员：char *data ，函数成员包括：两个构造函数和五大拷贝控制函数。
类的定义如下：
class String{private:char *data;public:String() : data(nullptr) {}String(const char *s);// 拷贝构造函数String(const String &s);// 拷贝赋值运算符String &operator=(const String &s);// 移动构造函数String(String &&s);// 移动赋值运算符String &operator=(String &&s);// 析构函数释放内存~String();};
为了介绍五大拷贝控制函数，还需要先看类的两个构造函数。
第一个为默认构造函数，仅仅把 data 赋值为空指针。
第二个构造函数接收一个 const char * 类型指针，动态申请内存并从参数中拷贝构造字符串。代码实现如下：
String(const char *s){int length = strlen(s);data = new char[length + 1];if (data){ // 拷贝strcpy(data, s);data[length] = '\0'; // 尾 0}else{cout << "Error!" << endl;exit(-1);}}
接下来正式进入拷贝控制的内容。
先从最简单的析构函数开始：
1、析构函数
析构函数的声明形式为：
~ClassName() { /* 函数体 */ }析构函数一般进行类的资源释放，对于本String 类，需要释放 data 指针对应的内存，代码如下：
// 析构函数释放内存~String(){if (data)delete[] data;}
何时调用析构函数：
-
变量离开作用域时 -
当一个对象被销毁时，其成员被销毁 -
容器（标准库容器以及数组）被销毁时，其元素被销毁 -
动态分配对象被 delete 时 -
对于临时对象，当创建它的完整表达式结束时被销毁
2、拷贝构造函数
拷贝构造函数声明形式为：
ClassName(const ClassName &s) { /* 函数体 */ }注意点：
-
拷贝构造函数是构造函数， 无返回类型 -
拷贝构造函数的参数类型为 const 引用类型 -
拷贝构造函数一般需要动态申请内存，进行深拷贝工作，对于本 String 类，需要申请内存，并从参数字符串中拷贝数据
String 类的拷贝构造函数实现如下：
// 拷贝构造函数String(const String &s){cout << "拷贝构造函数"<< "\t" << __LINE__ << ":\t" << __FUNCTION__ << endl;if (s.data){int length = strlen(s.data);data = new char[length + 1]; // 分配内存空间if (data){strcpy(data, s.data);data[length] = '\0';}else{cout << "Error!" << endl;exit(-1);}}else{data = nullptr;}}
何时调用拷贝构造函数：
-
用 = 定义变量时 -
将一个对象作为实参传递给一个非引用类型的形参（函数调用以值传递） -
从一个返回类型为非引用类型的函数返回一个对象（函数返回） -
用花括号列表初始化一个数组中的元素或者一个聚合类中的成员
3、拷贝赋值运算符
拷贝赋值运算符声明形式为：
ClassName & operator= (const ClassName &s) { /* 函数体 */ }注意点：
-
拷贝赋值运算符是一种运算符重载，可以看作名字为：operator= 的函数，其 参数类型为 const 引用类型， 返回类型为引用类型 -
拷贝赋值运算符一般需要执行析构函数和构造函数的功能 -
需要考虑自赋值情况，即：a = a ，确保自赋值情况拷贝赋值运算符正确执行。为了保证自赋值正确执行，一般采取：先申明临时变量，然后将参数拷贝到临时变量，最后将临时变量拷贝到本对象 的步骤
String 类的拷贝赋值运算符实现如下：
// 拷贝赋值运算符String &operator=(const String &s){cout << "拷贝赋值运算符"<< "\t" << __LINE__ << ":\t" << __FUNCTION__ << endl;int length = strlen(s.data);char *temp = new char[length + 1]; // 分配内存空间if (temp){strcpy(temp, s.data);temp[length] = '\0';delete[] data; // 释放内存空间data = temp;}else{exit(-1);}return *this;}
何时调用拷贝赋值运算符：
-
赋值符号右侧为一个左值时
4、移动构造函数
移动构造函数声明形式为：
ClassName(ClassName &&s) { /* 函数体 */ }注意点：
-
移动构造函数属于构造函数，无返回类型。其 参数类型为右值引用， 不取const 类型 -
移动构造函数的特性在于“移动”，它一般执行“浅拷贝”，即不需要动态申请内存，而是将 s 的动态内存指针赋值给本对象的指针，然后将 s 的指针赋值为空
String类的移动构造函数实现：
// 移动构造函数String(String &&s){cout << "移动构造函数"<< "\t" << __LINE__ << ":\t" << __FUNCTION__ << endl;if (this != &s) // 排除自赋值情况{if (data)delete[] data; // 释放本对象内存data = s.data; // 直接赋值 不申请内存s.data = nullptr; // 将赋值运算符左侧对象指针置为空}}
何时调用移动构造函数：
-
显式地从一个右值进行构造时，例如：利用标准库 move 函数返回一个右值进行构造 -
利用移动迭代器构造时，具体内容请自行查阅相关资料
5、移动赋值运算符
移动赋值运算符声明形式为：
ClassName &operator= ( ClassName &&s) { /* 函数体 */ }注意点：
-
移动赋值运算符同样是一种运算符重载，其返回类型为类的引用类型，参数类型为类的右值引用， 不是 const 类型 -
移动赋值运算符特性同样在“移动”二字，它不执行拷贝，执行的动作一般拷贝析构本对象原有的动态内存，然后将参数对象动态内存指针赋值给本对象内指针，最后将参数对象指针赋值为空。正因为该函数需要改变参数，因此不申明为 const 类型
String 类移动赋值运算符实现：
// 移动赋值运算符String &operator=(String &&s){cout << "移动赋值运算符"<< "\t" << __LINE__ << ":\t" << __FUNCTION__ << endl;if (this != &s) // 排除自赋值情况{if (data)delete[] data; // 释放本对象内存data = s.data; // 直接赋值 不申请内存s.data = nullptr; // 将赋值运算符左侧对象指针置为空}return *this;}
何时调用移动赋值运算符：
-
赋值符号右侧为一个右值时
测试函数：
int main(){String s1; // 默认构造函数String s2("I'm String.\n"); // 由字符串构造String s3 = s2; // 拷贝构造函数s1 = s2; // 拷贝赋值运算符String s4(move(s1)); // 移动构造函数s2 = String("hhh"); // 移动赋值运算符return 0;}
运行结果：
备注：
本文主要参考书籍：《C++ Primer 第五版》 第 13 章拷贝控制。
拷贝控制是学习 C++ 过程中的一个大坑，尤其是移动构造与移动赋值运算符，这二者涉及标准库的实现，若代码编写正确，能很大程度减少拷贝，提高程序运行效率；若代码编写有bug，可能导致runtime error等错误。此外编译器优化、编译器版本支持等也可能使程序运行结果与预期不同。上文仅是最简略的介绍，更多内容请阅读书籍。
以上是关于浅谈C++类的拷贝控制的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章