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C++拷贝构造函数详解.docx
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C++拷贝构造函数详解
C++拷贝构造函数详解
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:
[c-sharp]viewplaincopyprint?
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。
[c-sharp]viewplaincopyprint?
1.#include
2.using namespace 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< 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。 [c-sharp]viewplaincopyprint? 1.#include 2.using namespace 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< 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(constCExample&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 [c-sharp]viewplaincopyprint? 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: "< 12. } 13. 14. //拷贝构造 15. CExample(const CExample& C) 16. { 17. a = C.a; 18. cout<<"copy"< 19. } 20. 21. //析构函数 22. ~CExample() 23. { 24. cout<< "delete: "< 25. } 26. 27. void Show () 28. { 29. cout< 30. } 31.}; 32. 33.//全局函数,传入的是对象 34.void g_Fun(CExample C) 35.{ 36. cout<<"test"< 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: CExampleC(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 [c-sharp]viewplaincopyprint? 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"< 18. } 19. 20. void Show () 21. { 22. cout< 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: CExampleXXXX(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; [c-sharp]viewplaincopyprint? 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: [c-sharp]viewplaincopyprint? 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: [c-sharp]viewplaincopyprint? 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. static int getCount() // 返回计数器的值 13. { 14. return count; 15. } 16.private: 17. int width; 18. int height; 19. static int 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: "< : getCount()< 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: "< : getCount()< 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: [c-sharp]viewplaincopyprint? 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. static int getCount() // 返回计数器的值 19. { 20. return count; 21. } 22.private: 23. int width; 24. int height; 25. static int 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: [c-sharp]viewplaincopyprint? 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 = new int(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: [c-sharp]viewplaincopyprint? 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 = new int(100); 7. } 8. Rect(const Rect& r) 9. { 10. width = r.width; 11. height = r.height; 12. p = new int; // 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。 [c-sharp]viewplaincopyprint? 1.// 防止按值传递 2.class CExample 3.{ 4.private: 5. int a; 6. 7.public: 8. //构造函数 9. CExample(int b) 10. { 11. a = b; 12. cout<<"creat: "< 13. } 14. 15.private: 16. //拷贝构造,只是声明 17. CExample(const CExample& C); 18. 19.public: 20. ~CExample() 21. { 22. cout<< "delete:
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