C++ 类的复制控制

Posted LarryZeal

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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C++ 类的复制控制相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

写了又删,删了又写,才发现这一章节不好描述。

 

那就假定个前提吧,假定已经知道:

① C++的类有构造函数。

② 如果不提供任何构造函数,那编译器会生成默认的无参构造函数--默认构造函数只会进行成员变量的初始化。

③ 如果提供了任何一个构造函数,那编译器就不会再生成默认的无参构造函数。

④ 函数的形参都是实参的副本(引用类型除外)。

⑤ 构造函数也是函数。

⑥ 直接初始化是在括号()中,复制初始化则使用=赋值操作符---注意,是定义不是赋值

针对⑥,Person p2=p1;这是复制初始化! p2=p3;这才是赋值!!!

在此基础上,稍作推理

一、如果构造函数是单形参、且形参类型为该类的类型的构造函数:

  以 class Person 为例,

string name="anonymous";
int age=18;
Person p1(name, age);
Person p2(p1); //note this

  根据上面前提的④,p2 需要 p1 的一个副本(复制一个),这时就出现问题了:该怎么复制

  这就是复制构造函数的作用了--用于指明如何复制。

  再推理一下,如果不能使用副本,那还能使用什么?必须是引用啊(不要说指针,囧)!所以复制构造函数就是单形参、且形参类型为该类类型的引用 (常const修饰)的构造函数。

class Person{
    public:
        Person(const Person&); //copy-constructor
        ....
};

  需要说明的是,编译器会自动生成一个默认的复制构造函数,原则就是一一复制成员变量。这里面又存在一个问题,如果存在指针类型的成员变量,那么与其他成员变量不同的是,复制后的指针仍然指向同一个地址!这可能会导致很严重的bug。如下:

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//注意,有指针成员,但没有自定义复制构造函数。
//这时,其他成员复制时都是副本,而指针成员却指向同一个地址。
class HasPtr{
private:
    int *ptr;
    int val;

public:
    HasPtr(int *p, int i):ptr(p), val(i){}

    int *get_ptr() const { return ptr; }
    void set_ptr(int *p){ ptr=p; }

    int get_int() const { return val; }
    void set_int(int i){ val=i; }
    
    int get_ptr_val() const { return *ptr; }
    void set_ptr_val(int i) const { *ptr = i; } //why not take a ref?
};

int main(){
    int obj=10;

    HasPtr ptr1(&obj, 42);
    HasPtr ptr2(ptr1); // copy-constructor

    cout<<ptr1.get_ptr()<<"--"<<ptr1.get_ptr_val()<<endl;
    cout<<ptr2.get_ptr()<<"--"<<ptr2.get_ptr_val()<<endl;

    ptr1.set_int(3);
    ptr2.set_int(5);

    cout<<ptr1.get_int()<<"--"<<ptr2.get_int()<<endl;

    ptr1.set_ptr_val(7);
    cout<<ptr1.get_ptr()<<"--"<<ptr1.get_ptr_val()<<endl;
    cout<<ptr2.get_ptr()<<"--"<<ptr2.get_ptr_val()<<endl;

    cout<<"-----------"<<endl;

    int *ip=new int(42);
    HasPtr ptr(ip, 2);
    delete ip;
    ptr.set_ptr_val(3);//OOPS! error
    

    return 0;
}
View Code

  上面代码充分说明了有指针类型的成员变量时,类的对象的行为变得诡异。

  此外,还有一个小知识点,虽然数组不能支持复制,但是复制构造函数中却可以一一复制数组的元素,从而做到复制数组。

  

  推理一下,如果将复制构造函数设为private或者explicit会怎样?

 

二、复制初始化和赋值操作不是同一个概念

  上面这个前提必须搞清楚,因为二者是不同的行为!

Person p1("Henry", 20);
Person p2 = p1; //copy-constructor 复制初始化
Person p3("Jean", 22); 
p3 = p2; // OK, it\'s assignment!!! 

  上面的代码,其执行过程分别是:调用构造函数创建p1;调用复制构造函数创建p2;调用构造函数创建p3;调用赋值操作符函数,给p3重新赋值!!!

 

  这里还需要另外一个前提:“赋值”和“=”不是一回事

  对于C++来说,所有的操作符都是定义出来的,就是说,具体的行为是被定义好的!

  同理,对类来说,这些操作符(+-*/等)也是被定义出来的。--定义操作符的函数叫做操作符函数,这个过程叫做重载操作符。

  例如:

int val = 3;  
int val2; // 默认初始化或者声明,看所在作用域

val2 = val; // 赋值操作

  事实上,你完全可以定义自己的操作符函数,例如混乱一点的,将+作为赋值操作~ 只是没有必要罢了。

  这里不再介绍重载操作符了,有兴趣的新人可以查一下相关的资料。

  

  下面重点说一下赋值操作符。

  编译器也会生成默认的赋值操作符,默认执行一一赋值,并返回对左操作数的引用。

  一般来说,可以使用默认复制构造函数的类,也可以使用默认赋值操作符

 

  对于类类型对象来说,直接初始化直接调用相应的构造函数;而复制初始化则先调用相应构造函数构造一个临时对象,再调用复制构造函数将临时对象复制到正在创建的对象。

  如下:

string s1="abc"; //先是string tmp(const char*); 再s1(&tmp);
string s2=string(); //string()已经是string对象,所以直接调用s2(&string())

  注意上面的代码,tmp 是临时对象,s1(&tmp) 则是调用复制构造函数!

  

三、所有对象都是有生命周期的,一般生命周期仅限于其作用域范围内---手动释放的除外。

  C++能够指定当一个对象走向死亡的时候所进行的操作,这就是析构函数。--这个名字如果看英文就知道,和构造函数是相反的,constructor - destructor,一个创建,一个拆毁。

  所以,顾名思义,析构函数应该是定义了如何销毁成员变量,虽然还可以定义其他的操作(如释放资源),但那不是我们关注的重点。

  

  编译器总是会生成一个默认的析构函数,以成员变量声明顺序的逆序进行销毁,销毁每一个非static成员。

  且,总是最后调用默认的析构函数。哪怕已经调用过自定义的析构函数!

  需要注意的是,对于类的对象来说,①当超出作用域时,系统会自动调用析构函数。②当主动释放内存时,也会自动调用析构函数。

  这点对于Javaer来说就是一个坑,极容易被带入坑中。例如 :

Person *p=new Person; // no ()
{
    Person p2(*p);
    delete p;
}

  上面,超出花括号时,系统就会自动调用p2的析构函数,销毁p2! -- 注意,引用和指针不会。

  另外,撤销一个容器(包括数组)时,也会一一调用其元素的析构函数,从最后一个开始撤销。

  默认的析构函数并不会删除指针类型成员所指向的对象!

 

 

一个规则:如果类需要析构函数,则它也需要赋值操作符和复制构造函数!

 

以上是关于C++ 类的复制控制的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

C++ 类的复制控制

C++ 解释器/控制台/片段编译器

第十七篇:复制控制( 上 ) --- 自定义复制函数

子类是不是共享 C++ 中父类的静态变量? [复制]

c++ 类的复制函数

C++ 中类的构造函数理解