拷贝构造函数和赋值函数的必要性和意义

引题:网上看到这篇佳文,忍不住收藏以飨读者,当然还有自己!呵呵.......

 

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; //对一个以存在的对象赋值 
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(delete)。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"=" 

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如果不主动编写拷贝构造函数和赋值函数,编译器将以“位拷贝”的方式自动生成缺省的函数。倘若类中含有指针变量,那么这两个缺省的函数就隐 
含了错误。 
以类String 的两个对象a,b 为例,假设a.m_data 的内容为“hello”,b.m_data 的内容为“world”。 
现将a 赋给b,缺省赋值函数的“位拷贝”意味着执行b.m_data = a.m_data。 
这将造成三个错误: 
1) b.m_data 原有的内存没被释放,造成内存泄露; 
2) b.m_data 和a.m_data 指向同一块内存,a 或b 任何一方变动都会影响另一方; 
3) 在对象被析构时,m_data 被释放了两次。 


类String 的拷贝构造函数与赋值函数 

// 拷贝构造函数 
String::String(const String &other) 

// 允许操作other 的私有成员m_data 
int length = strlen(other.m_data); 
m_data = new char[length+1]; 
strcpy(m_data, other.m_data); 

// 赋值函数 
String & String::operate =(const String &other) 

// (1) 检查自赋值 
if(this == &other) 
return *this; 
// (2) 释放原有的内存资源 
delete [] m_data; 
// (3)分配新的内存资源,并复制内容 
int length = strlen(other.m_data); 
m_data = new char[length+1]; 
strcpy(m_data, other.m_data); 
// (4)返回本对象的引用 
return *this; 

类String 拷贝构造函数与普通构造函数的区别是:在函数入口处无 
需与NULL 进行比较,这是因为“引用”不可能是NULL,而“指针”可以为NULL。 
类String 的赋值函数比构造函数复杂得多,分四步实现: 
(1)第一步,检查自赋值。你可能会认为多此一举,难道有人会愚蠢到写出 a = a 这 
样的自赋值语句!的确不会。但是间接的自赋值仍有可能出现,例如 
// 内容自赋值 
b = a; 
… 
c = b; 
… 
a = c; 

// 地址自赋值 
b = &a; 
… 
a = *b; 
也许有人会说:“即使出现自赋值,我也可以不理睬,大不了化点时间让对象复制自己而已,反正不会出错!” 
他真的说错了。看看第二步的delete,自杀后还能复制自己吗?所以,如果发现自赋值,应该马上终止函数。注意不要将检查自赋值的if 语句 
if(this == &other) 
错写成为 
if( *this == other) 
(2)第二步,用delete 释放原有的内存资源。如果现在不释放,以后就没机会了,将造成内存泄露。 
(3)第三步,分配新的内存资源,并复制字符串。注意函数strlen 返回的是有效字符串长度,不包含结束符‘/0’。函数strcpy 则连‘/0’一起复制。 
(4)第四步,返回本对象的引用,目的是为了实现象 a = b = c 这样的链式表达。注意不要将 return *this 错写成 return this 。那么能否写成return other 呢?效果 
不是一样吗? 
不可以!因为我们不知道参数other 的生命期。有可能other 是个临时对象,在赋值结束后它马上消失,那么return other 返回的将是垃圾。 


偷懒的办法处理拷贝构造函数与赋值函数 

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,怎么办? 
偷懒的办法是:只需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。 
例如: 
class A 
{ … 
private: 
A(const A &a); // 私有的拷贝构造函数 
A & operate =(const A &a); // 私有的赋值函数 
}; 
如果有人试图编写如下程序: 
A b(a); // 调用了私有的拷贝构造函数 
b = a; // 调用了私有的赋值函数 
编译器将指出错误,因为外界不可以操作A 的私有函数。 

转载结束,以下是个人总结 
其实在拷贝构造函数使用最多的地方函数调用与返回,要注意的是什么时候会使用拷贝构造函数,在对象参数传入时,还有就是对象返回时,其实都会建立一个拷贝,其实也就默认调用了拷贝构造函数。这点是需要注意的。 
C++的确很烦,特别是面向对象。

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