重点:包含动态分配成员的类 应提供拷贝构造函数,并重载"="赋值操作符。
以下讨论中将用到的例子:
class CExample { public: CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;} ~CExample(){delete pBuffer;} void Init(int n){ pBuffer=new char[n]; nSize=n;} private: char *pBuffer; //类的对象中包含指针,指向动态分配的内存资源 int nSize; };
这个类的主要特点是包含指向其他资源的指针。
pBuffer指向堆中分配的一段内存空间。
一、拷贝构造函数
int main(int argc, char* argv[]) { CExample theObjone; theObjone.Init40); //现在需要另一个对象,需要将他初始化称对象一的状态 CExample theObjtwo=theObjone; ... }
语句"CExample theObjtwo=theObjone;"用theObjone初始化theObjtwo。
其完成方式是内存拷贝,复制所有成员的值。
完成后,theObjtwo.pBuffer==theObjone.pBuffer。
即它们将指向同样的地方,指针虽然复制了,但所指向的空间并没有复制,而是由两个对象共用了。这样不符合要求,对象之间不独立了,并为空间的删除带来隐患。
所以需要采用必要的手段来避免此类情况。
回顾以下此语句的具体过程:首先建立对象theObjtwo,并调用其构造函数,然后成员被拷贝。
可以在构造函数中添加操作来解决指针成员的问题。
所以C++语法中除了提供缺省形式的构造函数外,还规范了另一种特殊的构造函数:拷贝构造函数,上面的语句中,如果类中定义了拷贝构造函数,这对象建立时,调用的将是拷贝构造函数,在拷贝构造函数中,可以根据传入的变量,复制指针所指向的资源。
拷贝构造函数的格式为:构造函数名(对象的引用)
提供了拷贝构造函数后的CExample类定义为:
class CExample { public: CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;} ~CExample(){delete pBuffer;} CExample(const CExample&); //拷贝构造函数 void Init(int n){ pBuffer=new char[n]; nSize=n;} private: char *pBuffer; //类的对象中包含指针,指向动态分配的内存资源 int nSize; }; CExample::CExample(const CExample& RightSides) //拷贝构造函数的定义 { nSize=RightSides.nSize; //复制常规成员 pBuffer=new char[nSize]; //复制指针指向的内容 memcpy(pBuffer,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof(char)); }
这样,定义新对象,并用已有对象初始化新对象时,CExample(const CExample& RightSides)将被调用,而已有对象用别名RightSides传给构造函数,以用来作复制。
原则上,应该为所有包含动态分配成员的类都提供拷贝构造函数。
拷贝构造函数的另一种调用。
当对象直接作为参数传给函数时,函数将建立对象的临时拷贝,这个拷贝过程也将调同拷贝构造函数。
例如
BOOL testfunc(CExample obj); testfunc(theObjone); //对象直接作为参数。 BOOL testfunc(CExample obj) { //针对obj的操作实际上是针对复制后的临时拷贝进行的 }
还有一种情况,也是与临时对象有关的
当函数中的局部对象被被返回给函数调者时,也将建立此局部对象的一个临时拷贝,拷贝构造函数也将被调用
CTest func() { CTest theTest; return theTest }
二、赋值符的重载
下面的代码与上例相似
int main(int argc, char* argv[]) { CExample theObjone; theObjone.Init(40); CExample theObjthree; theObjthree.Init(60); //现在需要一个对象赋值操作,被赋值对象的原内容被清除,并用右边对象的内容填充。 theObjthree=theObjone; return 0; }
也用到了"="号,但与"一、"中的例子并不同,"一、"的例子中,"="在对象声明语句中,表示初始化。更多时候,这种初始化也可用括号表示。
例如 CExample theObjone(theObjtwo);
而本例子中,"="表示赋值操作。将对象theObjone的内容复制到对象theObjthree;,这其中涉及到对象theObjthree原有内容的丢弃,新内容的复制。
但"="的缺省操作只是将成员变量的值相应复制。旧的值被自然丢弃。
由于对象内包含指针,将造成不良后果:指针的值被丢弃了,但指针指向的内容并未释放。指针的值被复制了,但指针所指内容并未复制。
因此,包含动态分配成员的类除提供拷贝构造函数外,还应该考虑重载"="赋值操作符号。
类定义变为:
class CExample { ... CExample(const CExample&); //拷贝构造函数 CExample& operator = (const CExample&); //赋值符重载 ... };
//赋值操作符重载 CExample & CExample::operator = (const CExample& RightSides) { nSize=RightSides.nSize; //复制常规成员 char *temp=new char[nSize]; //复制指针指向的内容 memcpy(temp,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof(char)); delete []pBuffer; //删除原指针指向内容 (将删除操作放在后面,避免X=X特殊情况下,内容的丢失) pBuffer=temp; //建立新指向 return *this }
三、拷贝构造函数使用赋值运算符重载的代码。
CExample::CExample(const CExample& RightSides) { pBuffer=NULL; *this=RightSides //调用重载后的"=" }
四、有几个需要注意的内容:
@ 构造函数与析构函数的另一个特别之处是没有返回值类型
@ 构造从类层次的最顶层的基类开始,在每一层中,首先调用基类的构造函数,然后调用成员对象的构造函数。析构则严格按照与构造相反的次序执行,在析构的时候,最低层的派生类的析构函数最开始被调用,然后调用每个基类的析构函数。
@ “缺省的拷贝构造函数”和“缺省的赋值函数”均采用“位拷贝”而非“值拷贝”的方式来实现,倘若类中含有指针变量,这两个函数注定将出错
下面通过例子进一步说明,
1.构造函数的初始化表
设存在两个类:
class A
{
…
A( void ); // 无参数构造函数
A( const A & other); // 拷贝构造函数
A & operate = ( const A & other); // 赋值函数
virtual ~ A( void ); // 析构函数
};
class B
{
public :
B( const A & a); // B的构造函数
private :
A m_a; // 成员对象
};
下面面是B的构造函数的2个实现,其中第一个的类B的构造函数在其初始化表里调用了类A的拷贝构造函数,从而将成员对象m_a初始化;而第二个的B的构造函数在函数体内用赋值的方式将成员对象m_a初始化。我们看到的只是一条赋值语句,但实际上B的构造函数干了两件事:先暗地里创建m_a对象(调用了A的无参数构造函数),再调用类A的赋值函数,将参数a赋给m_a。
B::B( const A & a)
: m_a(a)
{
…
}
B::B( const A & a)
{
m_a = a;
…
}
2.拷贝函数和构造函数的区别
拷贝构造函数是在对象被创建时调用的,而赋值函数只能被已经存在了的对象调用。
String a(“hello”);
String b(“world”);
String c = a; // 调用了拷贝构造函数,最好写成 c(a);
c = b; // 调用了赋值函数
本例中第三个语句的风格较差,宜改写成String c(a) 以区别于第四个语句。
如果我们实在不想编写拷贝构造函数和赋值函数,又不允许别人使用编译器生成的缺省函数,可以将拷贝构造函数和赋值函数声明为私有函数,不用编写代码。