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  • 拷贝构造函数(三)——重载赋值运算符

    拷贝构造函数(一)——哲学三连:http://www.cnblogs.com/tenjl-exv/p/8017814.html

    拷贝构造函数(二)——深拷贝与浅拷贝:http://www.cnblogs.com/tenjl-exv/p/8017909.html

    拷贝构造函数(三)——重载赋值运算符:http://www.cnblogs.com/tenjl-exv/p/8017983.html

    关于拷贝函数中的赋值操作符重载 

    以下讨论中将用到的例子: 

     1 class CExample 
     2 { 
     3     public: 
     4         CExample()
     5         {
     6             pBuffer=NULL; 
     7             nSize=0;
     8         } 
     9         ~CExample()
    10         {    
    11             delete pBuffer;
    12         } 
    13 
    14         void Init(int n)
    15         {
    16              pBuffer=new char[n]; 
    17             nSize=n;
    18         } 
    19     private: 
    20         char *pBuffer; //类的对象中包含指针,指向动态分配的内存资源 
    21         int nSize; 
    22 };      

    这个类的主要特点是包含指向其他资源的指针。 

    pBuffer指向堆中分配的一段内存空间。 

    一、拷贝构造函数 

    1 int main(int argc, char* argv[]) 
    2 { 
    3     CExample theObjone; 
    4     theObjone.Init(40); 
    5 
    6     //现在需要另一个对象,需要将他初始化称对象一的状态 
    7     CExample theObjtwo = theObjone; 
    8     ... 
    9 } 


    语句"CExample theObjtwo=theObjone;"

    用theObjone初始化theObjtwo。 

    其完成方式是内存拷贝,复制所有成员的值。

    完成后,theObjtwo.pBuffer==theObjone.pBuffer。 

    即它们将指向同样的地方,指针虽然复制了,但所指向的空间并没有复制,而是由两个对象共用了。

    这样不符合要求,对象之间不独立了,并为空间的删除带来隐患。 

    所以需要采用必要的手段来避免此类情况。 

    回顾一下此语句的具体过程:首先建立对象theObjtwo,并调用其构造函数,然后成员被拷贝。 

    可以在构造函数中添加操作来解决指针成员的问题。 

    所以C++语法中除了提供缺省形式的构造函数外,

    还规范了另一种特殊的构造函数:拷贝构造函数。

    上面的语句中,如果类中定义了拷贝构造函数,这对象建立时,调用的将是拷贝构造函数,

    在拷贝构造函数中,可以根据传入的变量,复制指针所指向的资源。 

    提供了拷贝构造函数后的CExample类定义为: 

     1 class CExample 
     2 { 
     3     public: 
     4         CExample()
     5         {
     6             pBuffer=NULL; nSize=0;
     7         } 
     8         ~CExample()   
     9         {
    10             delete pBuffer;
    11         } 
    12         CExample(const CExample&); //拷贝构造函数 
    13 
    14         void Init(int n)
    15         { 
    16             pBuffer=new char[n]; 
    17             nSize=n;
    18         } 
    19     private: 
    20         char *pBuffer; //类的对象中包含指针,指向动态分配的内存资源 
    21         int nSize; 
    22         }; 
    23 
    24 CExample::CExample(const CExample& RightSides) //拷贝构造函数的定义 
    25 { 
    26     nSize=RightSides.nSize; //复制常规成员 
    27     pBuffer=new char[nSize]; //复制指针指向的内容 
    28     memcpy(pBuffer,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof(char)); 
    29 }

    这样,定义新对象,并用已有对象初始化新对象时,

    CExample(const CExample& RightSides)将被调用,

    而已有对象用别名RightSides传给构造函数,以用来作复制。 

    原则上,应该为所有包含动态分配成员的类都提供拷贝构造函数。 

    拷贝构造函数的另一种调用。 

    二、赋值操作符的重载 

    下面的代码与上例相似 

     1 int main(int argc, char* argv[]) 
     2 { 
     3     CExample theObjone; 
     4     theObjone.Init(40); 
     5 
     6     CExample theObjthree; 
     7     theObjthree.Init(60); 
     8 
     9     //现在需要一个对象赋值操作,被赋值对象的原内容被清除,并用右边对象的内容填充。 
    10     theObjthree = theObjone; //对一个已存在的对象赋值 
    11     return 0; 
    12 } 

    也用到了"="号,但与"一、"中的例子不同,

    "一、"的例子中,"="在对象声明语句中,表示初始化,更多时候,这种初始化也可用括号表示。 

    例如 CExample theObjone(theObjtwo); 

    而在本例中,"="表示赋值操作。

    将对象theObjone的内容复制到对象theObjthree,

    这其中涉及到对象theObjthree原有内容的丢弃,新内容的复制。 

    但"="的缺省操作只是将成员变量的值相应复制。旧的值被自然丢弃。 

    由于对象内包含指针,将造成不良后果:指针的值被丢弃了,但指针指向的内容并未释放(delete)。

    指针的值被复制了,但指针所指内容并未复制。 

    因此,包含动态分配成员的类除提供拷贝构造函数外,还应该考虑重载"="赋值操作符号。 

    类定义变为: 

     1 class CExample 
     2 { 
     3     ... 
     4     CExample(const CExample&);                  //拷贝构造函数 
     5     CExample& operator = (const CExample&);     //赋值符重载 
     6     ... 
     7 }; 
     8 
     9 //赋值操作符重载 
    10 CExample & CExample::operator = (const CExample& RightSides) 
    11 { 
    12     nSize=RightSides.nSize;         //复制常规成员 
    13     char *temp=new char[nSize];     //复制指针指向的内容 
    14     memcpy(temp,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof(char)); 
    15 
    16     delete []pBuffer; 
    17     //删除原指针指向内容  (将删除操作放在后面,避免X=X特殊情况下,内容的丢失) 
    18     pBuffer=temp;   //建立新指向 
    19     return *this 
    20 }     

    拷贝构造函数使用赋值运算符重载后的代码 

    1 CExample::CExample(const CExample& RightSides) 
    2 { 
    3     pBuffer=NULL; 
    4     *this=RightSides  //调用重载后的"=" 
    5 } 

    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: 

    1) b.m_data 原有的内存没被释放,造成内存泄露;

    2) 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; 

    3) 在对象被析构时,m_data 被释放了两次。 

    类String 的拷贝构造函数与赋值函数 

     1 // 拷贝构造函数 
     2 String::String(const String &other) 
     3 { 
     4     // 允许操作other 的私有成员m_data 
     5     int length = strlen(other.m_data); 
     6     m_data = new char[length+1]; 
     7     strcpy(m_data, other.m_data); 
     8 } 
     9 
    10 // 赋值函数 
    11 String & String::operate =(const String &other) 
    12 { 
    13     // (1) 检查自赋值 
    14     if(this == &other) 
    15     return *this;
    16  
    17     // (2) 释放原有的内存资源 
    18     delete [] m_data; 
    19 
    20     // (3)分配新的内存资源,并复制内容 
    21     int length = strlen(other.m_data); 
    22     m_data = new char[length+1]; 
    23     strcpy(m_data, other.m_data); 
    24 
    25     // (4)返回本对象的引用 
    26 
    27     return *this; 
    28 } 

    类String 拷贝构造函数与普通构造函数的区别是:

    在函数入口处无需与NULL 进行比较,这是因为“引用”不可能是NULL,而“指针”可以为NULL。 

    类String 的赋值函数比构造函数复杂得多,分四步实现: 

    (1)第一步,检查自赋值。

    你可能会认为多此一举,难道有人会愚蠢到写出 a = a 这样的自赋值语句!

    的确不会。

    但是间接的自赋值仍有可能出现,例如 

     1 // 内容自赋值 
     2 b = a; 
     3  4 c = b; 
     5  6 a = c; 
     7 
     8 // 地址自赋值 
     9 b = &a; 
    10 11 a = *b; 

    也许有人会说:“即使出现自赋值,我也可以不理睬,大不了花点时间让对象复制自己而已,反正不会出错!” 
    那就大错特错了。

    看看第二步的delete,自杀后还能复制自己吗?

    所以,如果发现自赋值,应该马上终止函数。

    注意不要将检查自赋值的if 语句 

    if(this == &other)

    错写成为

    if( *this == other)

    (2)第二步,用delete 释放原有的内存资源。

    如果现在不释放,以后就没机会了,将造成内存泄露。 

    (3)第三步,分配新的内存资源,并复制字符串。

    注意函数strlen 返回的是有效字符串长度,不包含结束符‘/0’。

    函数strcpy 则连‘/0’一起复制。 

    (4)第四步,返回本对象的引用。

    目的是为了实现象 a = b = c 这样的链式表达。

    注意不要将 return *this 错写成 return this 。

    那么能否写成return other 呢?效果 不是一样吗? 

    不可以!因为我们不知道参数other 的生命期。

    有可能other 是个临时对象,在赋值结束后它马上消失,那么return other 返回的将是垃圾。 

    偷懒的办法处理拷贝构造函数与赋值函数 

    如果我们实在不想编写拷贝构造函数和赋值函数,

    又不允许别人使用编译器生成的缺省函数,怎么办? 

    偷懒的办法是:只需将拷贝构造函数和赋值函数声明为私有函数,不用编写代码。 

    例如: 

    1 class A 
    2 { … 
    3     private: 
    4     A(const A &a); // 私有的拷贝构造函数 
    5     A & operate =(const A &a); // 私有的赋值函数 
    6 }; 

    如果有人试图编写如下程序:

    A b(a);   // 调用了私有的拷贝构造函数 
    b = a;    // 调用了私有的赋值函数 

    编译器将指出错误,因为外界不可以操作A的私有函数。 

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