C++拷贝构造函数详解
来源:互联网 发布:淘宝卖家开通公益宝贝 编辑:程序博客网 时间:2024/06/04 19:06
一. 什么是拷贝构造函数
首先对于普通类型的对象来说,它们之间的复制是很简单的,例如:
int a = 100;int b = a;
而类对象与普通对象不同,类对象内部结构一般较为复杂,存在各种成员变量。
下面看一个类对象拷贝的简单例子。
#include <iostream>using namespace std;class CExample {private: int a;public: //构造函数 CExample(int b) { a = b;} //一般函数 void Show () { cout<<a<<endl; }};int main(){ CExample A(100); CExample B = A; //注意这里的对象初始化要调用拷贝构造函数,而非赋值 B.Show (); return 0;}
运行程序,屏幕输出100。从以上代码的运行结果可以看出,系统为对象 B 分配了内存并完成了与对象 A 的复制过程。就类对象而言,相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。
下面举例说明拷贝构造函数的工作过程。
#include <iostream>using namespace std;class CExample {private: int a;public: //构造函数 CExample(int b) { a = b;} //拷贝构造函数 CExample(const CExample& C) { a = C.a; } //一般函数 void Show () { cout<<a<<endl; }};int main(){ CExample A(100); CExample B = A; // CExample B(A); 也是一样的 B.Show (); return 0;}
CExample(const CExample& C) 就是我们自定义的拷贝构造函数。可见,拷贝构造函数是一种特殊的构造函数,函数的名称必须和类名称一致,它必须的一个参数是本类型的一个引用变量。
二. 拷贝构造函数的调用时机
在C++中,下面三种对象需要调用拷贝构造函数!
1. 对象以值传递的方式传入函数参数
class CExample {private: int a;public: //构造函数 CExample(int b) { a = b; cout<<"creat: "<<a<<endl; } //拷贝构造 CExample(const CExample& C) { a = C.a; cout<<"copy"<<endl; } //析构函数 ~CExample() { cout<< "delete: "<<a<<endl; } void Show () { cout<<a<<endl; }};//全局函数,传入的是对象void g_Fun(CExample C){ cout<<"test"<<endl;}int main(){ CExample test(1); //传入对象 g_Fun(test); return 0;}
调用g_Fun()时,会产生以下几个重要步骤:
(1).test对象传入形参时,会先会产生一个临时变量,就叫 C 吧。
(2).然后调用拷贝构造函数把test的值给C。 整个这两个步骤有点像:CExample C(test);
(3).等g_Fun()执行完后, 析构掉 C 对象。
2. 对象以值传递的方式从函数返回
class CExample {private: int a;public: //构造函数 CExample(int b) { a = b; } //拷贝构造 CExample(const CExample& C) { a = C.a; cout<<"copy"<<endl; } void Show () { cout<<a<<endl; }};//全局函数CExample g_Fun(){ CExample temp(0); return temp;}int main(){ g_Fun(); return 0;}
当g_Fun()函数执行到return时,会产生以下几个重要步骤:
(1). 先会产生一个临时变量,就叫XXXX吧。
(2). 然后调用拷贝构造函数把temp的值给XXXX。整个这两个步骤有点像:CExample XXXX(temp);
(3). 在函数执行到最后先析构temp局部变量。
(4). 等g_Fun()执行完后再析构掉XXXX对象。
注:g++ 3.2 以上版本对编译器做了优化,导致值返回的情况不调用拷贝构造函数
3. 对象需要通过另外一个对象进行初始化;
CExample A(100);CExample B = A; CExample B(A);
后两句都会调用拷贝构造函数。
三. 浅拷贝和深拷贝
1. 默认拷贝构造函数
很多时候在我们都不知道拷贝构造函数的情况下,传递对象给函数参数或者函数返回对象都能很好的进行,这是因为编译器会给我们自动产生一个拷贝构造函数,这就是“默认拷贝构造函数”,这个构造函数很简单,仅仅使用“老对象”的数据成员的值对“新对象”的数据成员一一进行赋值,它一般具有以下形式:
Rect::Rect(const Rect& r){ width = r.width; height = r.height;}
当然,以上代码不用我们编写,编译器会为我们自动生成。但是如果认为这样就可以解决对象的复制问题,那就错了,让我们来考虑以下一段代码:
class Rect{public: Rect() // 构造函数,p指向堆中分配的一空间 { p = new int(100); } ~Rect() // 析构函数,释放动态分配的空间 { if(p != NULL) { delete p; } }private: int width; int height; int *p; // 一指针成员};int main(){ Rect rect1; Rect rect2(rect1); // 复制对象 return 0;}在这段代码运行结束之前,会出现一个运行错误。原因就在于在进行对象复制时,对于动态分配的内容没有进行正确的操作。我们来分析一下:
在运行定义rect1对象后,由于在构造函数中有一个动态分配的语句,因此执行后的内存情况大致如下:
在使用rect1复制rect2时,由于执行的是浅拷贝,只是将成员的值进行赋值,这时rect1.p = rect2.p,也即这两个指针指向了堆里的同一个空间,如下图所示:
当然,这不是我们所期望的结果,在销毁对象时,两个对象的析构函数将对同一个内存空间释放两次,这就是错误出现的原因。我们需要的不是两个p有相同的值,而是两个p指向的空间有相同的值,解决办法就是使用“深拷贝”。
class Rect{public: Rect() // 构造函数,p指向堆中分配的一空间 { p = new int(100); } Rect(const Rect& r) { width = r.width; height = r.height; p = new int; // 为新对象重新动态分配空间 *p = *(r.p); } ~Rect() // 析构函数,释放动态分配的空间 { if(p != NULL) { delete p; } }private: int width; int height; int *p; // 一指针成员};
3. 深拷贝
在“深拷贝”的情况下,对于对象中动态成员,就不能仅仅简单地赋值了,而应该重新动态分配空间,如上面的例子就应该按照如下的方式进行处理:
此时,在完成对象的复制后,内存的一个大致情况如下:
此时rect1的p和rect2的p各自指向一段内存空间,但它们指向的空间具有相同的内容,这就是所谓的“深拷贝”。
3. 防止默认拷贝发生
通过对对象复制的分析,我们发现对象的复制大多在进行“值传递”时发生,这里有一个小技巧可以防止按值传递——声明一个私有拷贝构造函数。甚至不必去定义这个拷贝构造函数,这样因为拷贝构造函数是私有的,如果用户试图按值传递或函数返回该类对象,将得到一个编译错误,从而可以避免按值传递或返回对象。
// 防止按值传递class CExample {private:int a;public://构造函数CExample(int b){ a = b;cout<<"creat: "<<a<<endl;}private://拷贝构造,只是声明CExample(const CExample& C);public:~CExample(){cout<< "delete: "<<a<<endl;} void Show (){ cout<<a<<endl; }};//全局函数void g_Fun(CExample C){cout<<"test"<<endl;}int main(){CExample test(1);//g_Fun(test); 按值传递将出错return 0;}
四. 拷贝构造函数的几个细节
1. 拷贝构造函数里能调用private成员变量吗?
解答:这个问题是在网上见的,当时一下子有点晕。其时从名子我们就知道拷贝构造函数其时就是一个特殊的构造函数,操作的还是自己类的成员变量,所以不受private的限制。
2. 以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?
X::X(const X&); X::X(X); X::X(X&, int a=1); X::X(X&, int a=1, int b=2);
X::X(const X&); //是拷贝构造函数 X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数 X::X(X&, int a=1, int b=2); //当然也是拷贝构造函数
3. 一个类中可以存在多于一个的拷贝构造函数吗?
解答:类中可以存在超过一个拷贝构造函数。class X { public: X(const X&); // const 的拷贝构造 X(X&); // 非const的拷贝构造};
注意,如果一个类中只存在一个参数为 X& 的拷贝构造函数,那么就不能使用const X或volatile X的对象实行拷贝初始化.
class X { public: X(); X(X&);}; const X cx; X x = cx; // error如果一个类中没有定义拷贝构造函数,那么编译器会自动产生一个默认的拷贝构造函数。
这个默认的参数可能为 X::X(const X&)或X::X(X&),由编译器根据上下文决定选择哪一个。
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