zoukankan      html  css  js  c++  java

  • C++中的拷贝构造函数

    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：

    1. int a = 100; 
    2. 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。

    1. #include <iostream> 
    2. usingnamespace std; 
    3.  
    4. class CExample { 
    5. private: 
    6.     　int a; 
    7. public: 
    8.       //构造函数 
    9.     　CExample(int b) 
    10.     　{ a = b;} 
    11.  
    12.       //一般函数 
    13.     　void Show () 
    14.     　{ 
    15.         cout<<a<<endl; 
    16.       } 
    17. }; 
    18.  
    19. int main() 
    20. { 
    21.     　CExample A(100); 
    22.     　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 
    23.     　 B.Show (); 
    24.     　return 0; 
    25. } 

    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。

    1. #include <iostream> 
    2. usingnamespace std; 
    3.  
    4. class CExample { 
    5. private: 
    6.     int a; 
    7. public: 
    8.     //构造函数 
    9.     CExample(int b) 
    10.     { a = b;} 
    11.      
    12.     //拷贝构造函数 
    13.     CExample(const CExample& C) 
    14.     { 
    15.         a = C.a; 
    16.     } 
    17.  
    18.     //一般函数 
    19.     void Show () 
    20.     { 
    21.         cout<<a<<endl; 
    22.     } 
    23. }; 
    24.  
    25. int main() 
    26. { 
    27.     CExample A(100); 
    28.     CExample B = A; // CExample B(A); 也是一样的 
    29.      B.Show (); 
    30.     return 0; 
    31. }  

    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

    1. class CExample  
    2. { 
    3. private: 
    4. int a; 
    5.  
    6. public: 
    7. //构造函数 
    8. CExample(int b) 
    9. {  
    10.   a = b; 
    11.   cout<<"creat: "<<a<<endl; 
    12. } 
    13.  
    14. //拷贝构造 
    15. CExample(const CExample& C) 
    16. { 
    17.   a = C.a; 
    18.   cout<<"copy"<<endl; 
    19. } 
    20.   
    21. //析构函数 
    22. ~CExample() 
    23. { 
    24.   cout<< "delete: "<<a<<endl; 
    25. } 
    26.  
    27.      void Show () 
    28. { 
    29.          cout<<a<<endl; 
    30.      } 
    31. }; 
    32.  
    33. //全局函数，传入的是对象 
    34. void g_Fun(CExample C) 
    35. { 
    36. cout<<"test"<<endl; 
    37. } 
    38.  
    39. int main() 
    40. { 
    41. CExample test(1); 
    42. //传入对象 
    43. g_Fun(test); 
    44.  
    45. return 0; 
    46. } 

    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

    1. class CExample  
    2. { 
    3. private: 
    4. int a; 
    5.  
    6. public: 
    7. //构造函数 
    8. CExample(int b) 
    9. {  
    10.   a = b; 
    11. } 
    12.  
    13. //拷贝构造 
    14. CExample(const CExample& C) 
    15. { 
    16.   a = C.a; 
    17.   cout<<"copy"<<endl; 
    18. } 
    19.  
    20.      void Show () 
    21.      { 
    22.          cout<<a<<endl; 
    23.      } 
    24. }; 
    25.  
    26. //全局函数 
    27. CExample g_Fun() 
    28. { 
    29. CExample temp(0); 
    30. return temp; 
    31. } 
    32.  
    33. int main() 
    34. { 
    35. g_Fun(); 
    36. return 0; 
    37. } 

    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。

    3. 对象需要通过另外一个对象进行初始化；

    1. CExample A(100); 
    2. CExample B = A;  
    3. // 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：

    1. Rect::Rect(const Rect& r) 
    2. { 
    3.     width = r.width; 
    4.     height = r.height; 
    5. } 

        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：

    1. class Rect 
    2. { 
    3. public: 
    4.     Rect()      // 构造函数，计数器加1 
    5.     { 
    6.         count++; 
    7.     } 
    8.     ~Rect()     // 析构函数，计数器减1 
    9.     { 
    10.         count--; 
    11.     } 
    12.     staticint getCount()       // 返回计数器的值 
    13.     { 
    14.         return count; 
    15.     } 
    16. private: 
    17.     int width; 
    18.     int height; 
    19.     staticint count;       // 一静态成员做为计数器 
    20. }; 
    21.  
    22. int Rect::count = 0;        // 初始化计数器 
    23.  
    24. int main() 
    25. { 
    26.     Rect rect1; 
    27.     cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl; 
    28.  
    29.     Rect rect2(rect1);   // 使用rect1复制rect2，此时应该有两个对象 
    30.      cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl; 
    31.  
    32.     return 0; 
    33. } 

    　　这段代码对前面的类，加入了一个静态成员，目的是进行计数。在主函数中，首先创建对象rect1，输出此时的对象个数，然后使用rect1复制出对象rect2，再输出此时的对象个数，按照理解，此时应该有两个对象存在，但实际程序运行时，输出的都是1，反应出只有1个对象。此外，在销毁对象时，由于会调用销毁两个对象，类的析构函数会调用两次，此时的计数器将变为负数。

    说白了，就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。

    出现这些问题最根本就在于在复制对象时，计数器没有递增，我们重新编写拷贝构造函数，如下：

    1. class Rect 
    2. { 
    3. public: 
    4.     Rect()      // 构造函数，计数器加1 
    5.     { 
    6.         count++; 
    7.     } 
    8.     Rect(const Rect& r)   // 拷贝构造函数 
    9.     { 
    10.         width = r.width; 
    11.         height = r.height; 
    12.         count++;          // 计数器加1 
    13.     } 
    14.     ~Rect()     // 析构函数，计数器减1 
    15.     { 
    16.         count--; 
    17.     } 
    18.     staticint getCount()   // 返回计数器的值 
    19.     { 
    20.         return count; 
    21.     } 
    22. private: 
    23.     int width; 
    24.     int height; 
    25.     staticint count;       // 一静态成员做为计数器 
    26. }; 

    2. 浅拷贝

        所谓浅拷贝，指的是在对象复制时，只对对象中的数据成员进行简单的赋值，默认拷贝构造函数执行的也是浅拷贝。大多情况下“浅拷贝”已经能很好地工作了，但是一旦对象存在了动态成员，那么浅拷贝就会出问题了，让我们考虑如下一段代码：

    1. class Rect 
    2. { 
    3. public: 
    4.     Rect()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间 
    5.     { 
    6.         p = newint(100); 
    7.     } 
    8.     ~Rect()     // 析构函数，释放动态分配的空间 
    9.     { 
    10.         if(p != NULL) 
    11.         { 
    12.             delete p; 
    13.         } 
    14.     } 
    15. private: 
    16.     int width; 
    17.     int height; 
    18.     int *p;     // 一指针成员 
    19. }; 
    20.  
    21. int main() 
    22. { 
    23.     Rect rect1; 
    24.     Rect rect2(rect1);   // 复制对象 
    25.     return 0; 
    26. } 

        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”。

    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：

    1. class Rect 
    2. { 
    3. public: 
    4.     Rect()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间 
    5.     { 
    6.         p = newint(100); 
    7.     } 
    8.     Rect(const Rect& r) 
    9.     { 
    10.         width = r.width; 
    11.         height = r.height; 
    12.         p = newint;    // 为新对象重新动态分配空间 
    13.         *p = *(r.p); 
    14.     } 
    15.     ~Rect()     // 析构函数，释放动态分配的空间 
    16.     { 
    17.         if(p != NULL) 
    18.         { 
    19.             delete p; 
    20.         } 
    21.     } 
    22. private: 
    23.     int width; 
    24.     int height; 
    25.     int *p;     // 一指针成员 
    26. }; 

    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 
    1. class CExample  
    2. { 
    3. private: 
    4.     int a; 
    5.  
    6. public: 
    7.     //构造函数 
    8.     CExample(int b) 
    9.     {  
    10.         a = b; 
    11.         cout<<"creat: "<<a<<endl; 
    12.     } 
    13.  
    14. private: 
    15.     //拷贝构造，只是声明 
    16.     CExample(const CExample& C); 
    17.  
    18. public: 
    19.     ~CExample() 
    20.     { 
    21.         cout<< "delete: "<<a<<endl; 
    22.     } 
    23.  
    24.     void Show () 
    25.     { 
    26.         cout<<a<<endl; 
    27.     } 
    28. }; 
    29.  
    30. //全局函数 
    31. void g_Fun(CExample C) 
    32. { 
    33.     cout<<"test"<<endl; 
    34. } 
    35.  
    36. int main() 
    37. { 
    38.     CExample test(1); 
    39.     //g_Fun(test); 按值传递将出错 
    40.      
    41.     return 0; 
    42. }  

    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?

     
    1. X::X(const X&);     
    2. X::X(X);     
    3. X::X(X&, int a=1);     
    4. X::X(X&, int a=1, int b=2); 

    解答：对于一个类X, 如果一个构造函数的第一个参数是下列之一: a) X& b) const X& c) volatile X& d) const volatile X& 且没有其他参数或其他参数都有默认值,那么这个函数是拷贝构造函数.

     
    1. X::X(const X&);  //是拷贝构造函数     
    2. X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数    
    3. 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 {  
    1. public:        
    2.   X(const X&);      // const 的拷贝构造 
    3.   X(X&);            // 非const的拷贝构造 
    4. }; 

    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 {     

    1. public: 
    2.   X();     
    3.   X(X&); 
    4. };     
    5.  
    6. const X cx;     
    7. 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。
  • 相关阅读:
    CPU
    CentOS7 Tomcat 环境部署
    CentOS7 NTP 安装配置
    CISCO VLAN ACL
    ESXI6.0启用　snmp
    编译安装 varnish-4.1.2和yum 安装 varnish-4.0.3
    CentOS7 安装中文帮助手册
    CentOS7 学习笔记
    CentOS7 编译安装 nginx-1.10.0
    CentOS7 cacti 安装
  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/hainanlinyu/p/3200015.html
Copyright © 2011-2022 走看看