验证:合成的复制构造函数是位拷贝的

以下摘自林锐的高质量C++编程:

        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:一是b.m_data 原有的内存没被释放,造成内存泄露;二是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;三是在对象被析构时,m_data 被释放了两次。

        代码如下:

#ifndef STRING_H_
#define STRING_H_

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;
class String
{
public:
    String()
        :data_(new char[1])
    {
        *data_ = ' ';
    }

    String(const char* str)
        :data_(new char[strlen(str)+1])
    {
        strcpy(data_, str);
    }

    void set_data(const char* str)
    {
    	char *tmp = data_;
    	while(*tmp)
    	{
    		*tmp++ = *str++;
    	}
    }

    void output_data(void)
    {
    	cout << data_ << endl;
    }

    ~String()
    {
        delete []data_;
    }

    friend ostream& operator <<(ostream& os, const String &str);

private:
    char *data_;
};

ostream& operator <<(ostream& os, const String &str)
{
	os << str.data_;
	return os;
}
#endif /* STRING_H_ */

#include <iostream>
#include "String.h"

using namespace std;

int main()
{
    String a("hello");
    String b(a);

    cout << "the string a is: " << a << endl;
    cout << "the string b is: " << b << endl;

    a.set_data("world");

    cout << "the string a is: " << a << endl;
    cout << "the string b is: " << b << endl;
}

        在g++下编译时,会在输出后显示:Aborted(core dumped)。输出:

the string a is: hello
the string b is: hello
the string a is: world
the string b is: world

        由string b的data_也是'world'说明:a 和 b的data_占用了同一块内存,是位拷贝。

        正确的string类,包含自定义的复制构造函数和赋值操作符:

#ifndef STRING_H_
#define STRING_H_

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;
class String
{
public:
    //default constructor
	String()
        :data_(new char[1])
    {
        *data_ = ' ';
    }

    String(const char* str)
        :data_(new char[strlen(str)+1])
    {
        strcpy(data_, str);
    }

    //copy constructor
    String(const String &str)
    {
    	data_ = new char[strlen(str.data_)+1];
    	strcpy(data_, str.data_);
    }
    
    //operator =
    String & operator =(String &str)
    {
    	if(this == &str)
    		return *this;

    	delete []data_;

    	data_ = new char[strlen(str.data_)+1];

    	strcpy(data_, str.data_);

    	return *this;
    }

    void set_data(const char* str)
    {
    	char *tmp = data_;
    	while(*tmp)
    	{
    		*tmp++ = *str++;
    	}
    }

    void output_data(void)
    {
    	cout << data_ << endl;
    }

    ~String()
    {
        delete []data_;
    }

    friend ostream& operator <<(ostream& os, const String &str);

private:
    char *data_;
};

ostream& operator <<(ostream& os, const String &str)
{
	os << str.data_;
	return os;
}
#endif /* STRING_H_ */

        执行main函数的输出:

the string a is: hello
the string b is: hello
the string a is: world
the string b is: hello



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