何时需要自定义复制构造函数?
来源:互联网 发布:网络电视可以接有线吗 编辑:程序博客网 时间:2024/05/23 18:30
本文涉及对象的赋值和复制(也称为克隆)。必要时,先看谭浩强教材P291-295的相关内容或PPT,重温一下有关概念。
一、一般情况
先看一个例子:
//例程1#include <iostream>using namespace std;class Complex{public:Complex(){real=0;imag=0;}Complex(double r,double i){real=r;imag=i;}friend Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2);friend ostream& operator << (ostream& output,const Complex& c);private:double real;double imag;};//复数相加:(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i. Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2){Complex c;c.real=c1.real+c2.real;c.imag=c1.imag+c2.imag;return c;}//输出的运算符重载ostream& operator << (ostream& output,const Complex& c){output<<"("<<c.real;if(c.imag>=0) output<<"+"; output<<c.imag<<"i)"; return output;}int main(){Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3;cout<<"c1="<<c1<<endl;cout<<"c2="<<c2<<endl; c3=c1+c2;cout<<"c1+c2="<<c3<<endl;;system("pause");return 0;}注意对相加运算重载函数的定义:
Complex operator+(const Complex &c1, const Complex &c2){Complex c;c.real=c1.real+c2.real;c.imag=c1.imag+c2.imag;return c;}从变量的作用域角度讲,Complex c是函数的局部变量,意味着当函数执行完后,c占用的内存空间将被释放。那么,在main()函数中调用c3=c1+c2时,c3能够得到正确的结果吗?答案是肯定的,在operate+(c1,c2)的最后,执行return c 的时候,c 被返回,通过c3=c1+c2中的赋值(=),c 的值被(复制)赋值给了c3,在完成使命之后,c 潇洒谢幕。
对象的赋值(=)运算符的重载是默认的,不需要专门定义对“=”的重载去完成自定义类中对象的赋值。但是,这里有一个前提,类中不能包括动态分配的数据,否则“可能出现严重的后果”(谭浩强教材P293页)。那这个严重的后果是什么呢?稍后讲。
与对象的赋值相类似的还有对象的复制。其实,在函数返回值为对象的时候,系统会将其中返回的对象复制出一个新的临时对象,并传递给该函数的调用处。在复制中,需要用到复制构造函数,但这个复制构造函数一般也不需要用户定义,系统可以自动完成。这个“一般”暗示着什么?返回的对象中不能包括动态分配的数据。
那我们勇敢一些,去以身试法,看看如果对象中包含了动态分配的数据后究竟会发生什么事情。领教一下后果不是目的,目的在于找到解决的办法。因为这也是实际应用中必须面临的问题。
二、以身试法——返回包含动态分配数据的临时对象
也从一个例子开始。下面的例子建立一个二维数组类Douary,完成矩阵的输入、输出和相加操作。与例程1 的区别是,数据成员中有指针,并其指针指向的空间在构造函数中动态分配,在析构函数中释放。
//例程2#include <iostream>using namespace std;class Douary{public:Douary(int m, int n);//构造函数:用于建立动态数组存放m行n列的二维数组(矩阵)元素,并将该数组元素初始化为0~Douary(); //析构函数:用于释放动态数组所占用的存储空间friend istream &operator>>(istream &input, Douary &d);//重载运算符“>>”输入二维数组,其中d为Dousry类对象;friend ostream &operator<<(ostream &output, Douary &d);//重载运算符“<<”以m行n列矩阵的形式输出二维数组,其中d为Douary类对象。friend Douary operator+(const Douary &d1,const Douary &d2);//两个矩阵相加,规则:对应位置上的元素相加private:int *Array; //Array 为动态数组指针。int row; //row 为二维数组的行数。int col; //col 为二维数组的列数。};Douary::Douary(int m, int n) //构造函数:用于建立动态数组存放m行n列的二维数组(矩阵)元素,并将该数组元素初始化为{row=m;col=n;Array = new int[m*n];for(int i=0; i<row; ++i)for(int j=0; j<col; ++j)Array[i*col+j]=0;}Douary::~Douary() //析构函数:用于释放动态数组所占用的存储空间{delete [] Array;}istream &operator>>(istream &input, Douary &d)//重载运算符“>>”输入二维数组,其中d为Dousry类对象{for(int i=0; i<d.row; ++i)for(int j=0; j<d.col; ++j)cin>>d.Array[i*d.col+j];return input;}ostream &operator<<(ostream &output, Douary &d)//重载运算符“<<”以m行n列矩阵的形式输出二维数组,其中d为Douary类对象{for(int i=0; i<d.row; ++i){for(int j=0; j<d.col; ++j)cout<<d.Array[i*d.col+j]<<"\t";cout<<endl;}cout<<endl;return output;}Douary operator+(const Douary &d1,const Douary &d2)//两个矩阵相加,规则:对应位置上的元素相加{//在此可以先判断d1和d2的行列是否相同,如果不相同可以报错退出,不做运算。本参考解答忽略了这一前提Douary d(d1.row,d1.col);for(int i=0; i<d1.row; ++i){for(int j=0; j<d1.col; ++j)d.Array[i*d1.col+j]=d1.Array[i*d1.col+j]+d2.Array[i*d1.col+j];}return d;}int main(){Douary d1(2,3),d2(2,3);cout<<"输入d1(2,3):"<<endl;cin>>d1;cout<<"输入d2(2,3):"<<endl;cin>>d2;cout<<"d1+d2="<<endl;Douary d3=d1+d2;cout<<d3;system("pause");return 0;}在operate+函数中,与例程1的operate+ 一样,声明了一个临时的局部变量,经过一些运算后,函数返回这个局部变量。
那结果又如何呢?看来是领教“严重后果”的时候了。
程序运行的结果是这样的:
输入d1(2,3):1 2 34 5 6输入d2(2,3):9 8 76 5 4d1+d2=-17891602 1 00 -33686019 -1414812757请按任意键继续. . .我们看到,相加结果是错误的!在某些时候,类似的程序是弹出一个窗口,报告内存溢出。
原因何在?在例程2中,第62 行return d; 后仍然也执行默认的复制构造函数将 d 对象复制给main()函数中的一个临时变量再赋值给了对象d3(第73行),复制完后,d 的空间被释放。d3的Array(指针)指向的空间,此时显然已经不能由d3继续使用,而是可以被系统分配了。d3的Array指向一个无法控制的空间,后果真的很严重。
三、解决办法
究其原因,是因为默认的构造函数过于简单,干不了复制“带有需要动态分配空间的数据成员”类的“瓷器活”。实际上,当类中无动态分配空间的数据成员时,复制工作也就是对应的成员逐一复制,而有了动态分配空间的数据成员,那是各有各的样,没法统一。于是在这个时候,需要我们做的是,自己定义复制构造函数,关键是在复制的时时候,动态分配相应的空间,将完整的对象复制下来。
例程2改进之后为:(注意新增加的复制构造函数Douary(const Douary &d);的声明(第8行)和定义(第28-36行)即可,其他位置同例程2完全一样)
#include <iostream>using namespace std;class Douary{public:Douary(int m, int n);//构造函数:用于建立动态数组存放m行n列的二维数组(矩阵)元素,并将该数组元素初始化为0~Douary(); //析构函数:用于释放动态数组所占用的存储空间Douary(const Douary &d);//复制构造函数friend istream &operator>>(istream &input, Douary &d);//重载运算符“>>”输入二维数组,其中d为Dousry类对象;friend ostream &operator<<(ostream &output, Douary &d);//重载运算符“<<”以m行n列矩阵的形式输出二维数组,其中d为Douary类对象。friend Douary operator+(const Douary &d1,const Douary &d2);//两个矩阵相加,规则:对应位置上的元素相加private:int *Array; //Array 为动态数组指针。int row; //row 为二维数组的行数。int col; //col 为二维数组的列数。};Douary::Douary(int m, int n) //构造函数:用于建立动态数组存放m行n列的二维数组(矩阵)元素,并将该数组元素初始化为{row=m;col=n;Array = new int[m*n];for(int i=0; i<row; ++i)for(int j=0; j<col; ++j)Array[i*col+j]=0;}Douary::Douary(const Douary &d){row=d.row;col=d.col;Array = new int[row*col];for(int i=0; i<row; ++i)for(int j=0; j<col; ++j)Array[i*col+j]=d.Array[i*col+j];}Douary::~Douary() //析构函数:用于释放动态数组所占用的存储空间{delete [] Array;}istream &operator>>(istream &input, Douary &d)//重载运算符“>>”输入二维数组,其中d为Dousry类对象{for(int i=0; i<d.row; ++i)for(int j=0; j<d.col; ++j)cin>>d.Array[i*d.col+j];return input;}ostream &operator<<(ostream &output, Douary &d)//重载运算符“<<”以m行n列矩阵的形式输出二维数组,其中d为Douary类对象{for(int i=0; i<d.row; ++i){for(int j=0; j<d.col; ++j)cout<<d.Array[i*d.col+j]<<"\t";cout<<endl;}cout<<endl;return output;}Douary operator+(const Douary &d1,const Douary &d2)//两个矩阵相加,规则:对应位置上的元素相加{//在此可以先判断d1和d2的行列是否相同,如果不相同可以报错退出,不做运算。本参考解答忽略了这一前提Douary d(d1.row,d1.col);for(int i=0; i<d1.row; ++i){for(int j=0; j<d1.col; ++j)d.Array[i*d1.col+j]=d1.Array[i*d1.col+j]+d2.Array[i*d1.col+j];}return d;}int main(){Douary d1(2,3),d2(2,3);cout<<"输入d1(2,3):"<<endl;cin>>d1;cout<<"输入d2(2,3):"<<endl;cin>>d2;cout<<"d1+d2="<<endl;Douary d3=d1+d2;cout<<d3;system("pause");return 0;}
四、总结
当类中的数据成员需要动态分配存储空间时,不可以依赖默认的复制构造函数。在需要时(包括这种对象要赋值、这种对象作为函数参数要传递、函数返回值为这种对象等情况),要考虑到自定义复制构造函数。
另外,复制构造函数一经定义,赋值运算也按新定义的复制构造函数执行。
<本文完>
- 何时需要自定义复制构造函数?
- C++--何时需要定义赋值/复制构造函数
- 何时调用复制构造函数
- 何时需要写拷贝构造函数,何时需要写析构函数
- C++中何时调用复制构造函数
- 什么是复制构造函数? 何时使用它?
- 何时调用构造函数,复制构造函数,析构函数
- 自定义复制构造函数
- 何时调用C++复制构造函数和拷贝构造函数
- 何时调用C++复制构造函数和拷贝构造函数
- 为什么需要复制构造函数?
- 复制构造函数&&赋值函数(何时调用,什么时候调用)
- 理解何时执行哪个构造函数和复制控制成员
- 为什么需要拷贝(复制)构造函数
- 何时调用构造函数
- C++何时需要自定义析构函数呢?
- 何时需要虚函数(虚析构造函数的好处)
- C++构造与析构(5) - 何时必须自定义拷贝构造函数
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- 何时需要自定义复制构造函数?
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