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在C++中複製控制是一個比較重要的話題,主要包括複製構造函數、重載賦值操作符、析構函數這三部分,這三個函數是一致的,如果類需要析構函數,則它也需要複製操作符 和 複製構造函數,這個規則被稱爲 C++的“三法則”。如果需要手動定義了其中了一個,那麼另外的兩個也需要定義,通常在存在指針或者前期相關操作的情況下,都需要手動的定義。
複製構造函數與重載賦值操作符實現的大題相同,如果沒有手動的實現,那麼編譯器會自動生成一個,而且這兩個函數的參數也是一致的,是不能夠改變的。析構函數相比前面的兩個存在一個巨大的差別,就是無論我們是否定義這個函數,編譯器都會自動生成一個析構函數。析構函數主要是完成對象的釋放操作。
複製構造函數與重載賦值操作符在沒有定義的情況下,編譯器會爲我們生成一個,這說明這兩個函數是一個類必不可少的部分。由此可知如果一個類沒有定義任何的東西,編譯器也會幫助我們生成下面的4個函數:
1、一個構造函數,也就是所謂的類名比如classname(),這是在沒有定義構造函數時,編譯器會自動生成的。
2、析構函數,
3、複製構造函數。
4、重載賦值操作符。
假設存在一個類Base;
class Base
{
public:
Base(); //構造函數
Base(const Base &); // 複製構造函數
Base & operator = (const Base &); // 賦值操作符
~Base(); // 析構函數
private:
.......
};
現在對複製構造函數和賦值操作符做個詳細的說明,下面是一個將要使用的例子;
class CExample
{
public :
CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;} //構造函數
~CExample(){delete pBuffer;} // 析構函數
void Init(int n){ pBuffer=new char [n]; nSize=n;}
private :
char *pBuffer; //類的對象中包含指針,指向動態分配的內存資源
int nSize;
};
這個類的主要特點是包含指向其他資源的指針。 pBuffer指向堆中分配的一段內存空間。
一、拷貝構造函數
int main(int argc, char * argv[])
{
CExample A;
A.Init40);
CExample B=A; //把B初始化爲A的副本
...
}
B = A ; 此語句的具體過程:首先建立對象theObjtwo,並調用其構造函數,然後成員被拷貝。
語句"CExample B=A;" 用 A 初始化 B。 其完成方式是內存拷貝,複製所有成員的值。 完成後,A.pBuffer = B.pBuffer, 即它們將指向同樣的地方,指針雖然複製了,但所指向的空間並沒有複製,而是由兩個對象共用了。這樣不符合要求,對象之間不獨立了,併爲空間的刪除帶來隱患。 所以需要採用必要的手段(拷貝構造函數)來避免此類情況。
拷貝構造函數的格式爲 : 構造函數名(對象的引用) 提供了拷貝構造函數後的CExample類定義爲:
class CExample
{
public :
CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;} //構造函數
~CExample(){delete pBuffer;} // 析構函數
CExample(const CExample&); //拷貝構造函數
void Init(int n){ pBuffer=new char [n]; nSize=n;}
private :
char *pBuffer; //類的對象中包含指針,指向動態分配的內存資源
int nSize;
};
//拷貝構造函數的定義
CExample::CExample(const CExample& RightSides)
{
nSize=RightSides.nSize; //複製常規成員
pBuffer=new char [nSize]; //複製指針指向的內容
memcpy(pBuffer,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof (char ));
}
這樣,定義新對象,並用已有對象初始化新對象時,即執行語句“CExample B=A; ”
時,CExample(const CExample& RightSides)將被調用,而已有對象用別名RightSides傳給構造函數,以用來作複製。原則上,應該爲所有包含動態分配成員的類都提供拷貝構造函數。
拷貝函數被調用的情況有:
1,定義新對象,並用已有對象初始化新對象時; 即執行語句“CExample B=A; ”
時(定義對象時使用賦值初始化);
2,當對象直接作爲參數傳給函數時,函數將建立對象的臨時拷貝,這個拷貝過程也將調同拷貝構造函數。
例如:
BOOL testfunc(CExample obj)
{
//針對obj的操作實際上是針對複製後的臨時拷貝進行的
}
testfunc(theObjone); //對象直接作爲參數,拷貝函數將被調用;
3,當函數中的局部對象被返回給函數調者時,也將建立此局部對象的一個臨時拷貝,拷貝構造函數也將被調用 ;
例如:
CTest func()
{
CTest theTest;
return theTest
}
二、賦值符的重載
下面的代碼與上例相似
int main(int argc, char * argv[])
{
CExample A;
A.Init(40);
CExample C;
C.Init(60);
//現在需要一個對象賦值操作,被賦值對象的原內容被清除,並用右邊對象的內容填充。
C = A;
return 0;
}
也用到了"="號,但與上面的例子中語句“ CExample B=A; ” 不同“ CExample B=A;
”語句中的 "=" 在對象聲明語句中,表示初始化。更多時候,這種初始化也可用括號表示。 例如 CExample B(A);
而本例子中,"=" 表示賦值操作。將對象 A 的內容複製到對象C;,這其中涉及到對象C 原有內容的丟棄,新內容的複製。 但"="的缺省操作只是將成員變量的值相應複製。舊的值被自然丟棄。 由於對象內包含指針,將造成不良後果:指針的值被丟棄了,但指針指向的內容並未釋放。指針的值被複制了,但指針所指內容並未複製。 因此,包含動態分配成員的類除提供拷貝構造函數外,還應該考慮重載"="賦值操作符號。
類定義變爲:
class CExample
{
public :
CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;} //構造函數
~CExample(){delete pBuffer;} // 析構函數
CExample(const CExample&); //拷貝構造函數
CExample& operator = (const CExample&); //賦值符重載
void Init(int n){ pBuffer=new char [n]; nSize=n;}
private :
char *pBuffer; //類的對象中包含指針,指向動態分配的內存資源
int nSize;
};
//賦值操作符重載
CExample & CExample::operator = (const CExample& RightSides)
{
nSize=RightSides.nSize; //複製常規成員
char *temp=new char [nSize]; //複製指針指向的內容
memcpy(temp,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof (char ));
delete []pBuffer; //刪除原指針指向內容 (將刪除操作放在後面,避免X=X特殊情況下,內容的丟失)
pBuffer=temp; //建立新指向
return *this
}
三、拷貝構造函數使用賦值運算符重載的代碼。
CExample::CExample(const CExample& RightSides)
{
pBuffer=NULL;
*this =RightSides //調用重載後的"="
}
爲了更好地理解拷貝構造函數
1、爲什麼要有拷貝構造函數,它跟構造函數有什麼區別?
答:拷貝構造函數其實也是構造函數,只不過它的參數是const 的類自身的對象的引用。如果類裏面沒有指針成員(該指針成員指向動態申請的空間),是沒有必要編寫拷貝構造函數的 。 我們知道,如果有一個類CObj,它已經產生了一個對象ObjA,現在又用CObj去創建ObjB,如果程序中使用語句ObjB = ObjA; 也就是說直接使用ObjA的數據給ObjB賦值。這對於一般的類,沒有任何問題,但是如果CObj裏面有個char * pStr的成員,用來存放動態申請的字符串的地址,在ObjA中使用new 方法動態申請了內存並讓ObjA.pStr指向該申請的空間,在OjbB
= OjbA之後,ObjA.pStr和ObjB.pStr將同時指向那片空間,這樣到導致了誰也不知道到底該由誰來負責釋放那塊空間,很有可能導致同一塊內存被釋放兩次。 使用拷貝構造函數,先申請ObjA.pStr所指向的空間大小的空間,然後將空間內容拷貝過來,這樣就不會同時指向同一塊內存,各自有各自申請的內存,各自負責釋放各自申請的內存,從而解決了剛纔的問題。所以這裏的“拷貝”拷貝的是動態申請的空間的內容,而不是類本身的數據。另外注意到,拷貝構造函數的參數是對象的引用,而不是對象的指針。至於爲什麼要用引用,不能夠用指針暫時還沒有搞明白,等搞明白了再說。
2、爲什麼要對=賦值操作符進行重載?
答:接上面的例子,用戶在使用語句ObjB = ObjA的時候,或許ObjB的pStr已經指向了動態申請的空間,如果直接簡單將其指向的地址覆蓋,就會導致內存泄露,所以需要對=賦值操作符進行重載,在重載函數中判斷pStr如果已經指向了動態申請的空間,就先將其釋放。
3、拷貝構造函數和=賦值操作符重載的關係。
答:從原文的例子中可以看出,=賦值操作符重載比拷貝構造函數做得要多,它除了完成拷貝構造函數所完成的拷貝動態申請的內存的數據之外,還釋放了原本自己申請的內存空間。所以原文最後給出的拷貝構造函數的實現可以使用=賦值操作符的重載來完成。
4、拷貝構造函數何時被調用?
a.對象的直接賦值也會調用拷貝構造函數 ;
b.函數參數傳遞只要是按值傳遞也調用拷貝構造函數;
c.函數返回只要是按值返回也調用拷貝構造函數。
四、拷貝構造函數 和 賦值運算符重載 爲什麼要使用引用?
首先先說下基類 和 派生類的關係:
例如:
class Derived:public Base
{
public:
.....
private:
.......
};
不同繼承方式的基類和派生類特性
繼承方式 | 基類特性 | 派生類特性 |
公有繼承 | public | public |
protected private |
protected 不可訪問 |
|
私有繼承 | public | private |
protected private |
private 不可訪問 |
|
保護繼承 | public | protected |
protected private |
protected 不可訪問 |
首先,派生類對象的引用初始化基類引用。多態性的動態綁定中存在兩個條件:1,必須是virtual 函數(虛函數);2, 必須是通過基類的引用或基類的指針進行成員函數的調用。
Base(const Derived &);
Base &operator=(const Derived &);
我們用一個基類引用綁定一個派生對象,然後採用基類引用對基類成員進行訪問,完成了一個基類對象基本要素的填充操作,相當於完成了基類對象的創建,也就是構造問題。這樣也就能完成由派生類對象到基類對象的構造過程。