拷贝构造函数和赋值运算符

重点:包含动态分配成员的类 应提供拷贝构造函数,并重载"="赋值操作符。



以下讨论中将用到的例子:

class CExample
{
public:
	CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;}
	~CExample(){delete pBuffer;}
	void Init(int n){ pBuffer=new char
; nSize=n;}
private:
	char *pBuffer; //类的对象中包含指针,指向动态分配的内存资源
	int nSize;
};

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

int main(int argc, char* argv[])
{
	CExample theObjone;
	theObjone.Init40);
	
	//现在需要另一个对象,需要将他初始化称对象一的状态
	CExample theObjtwo=theObjone;
	...
}

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。

回顾以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。



拷贝构造函数的格式为:构造函数名(对象的引用)

提供了拷贝构造函数后的CExample类定义为:

class CExample
{
public:
	CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;}
	~CExample(){delete pBuffer;}
	CExample(const CExample&); //拷贝构造函数
	void Init(int n){ pBuffer=new char
; nSize=n;}
private:
	char *pBuffer; //类的对象中包含指针,指向动态分配的内存资源
	int nSize;
};

CExample::CExample(const CExample& RightSides) //拷贝构造函数的定义
{
	nSize=RightSides.nSize; //复制常规成员
	pBuffer=new char[nSize]; //复制指针指向的内容
	memcpy(pBuffer,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof(char));
}

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。



当对象直接作为参数传给函数时，函数将建立对象的临时拷贝，这个拷贝过程也将调同拷贝构造函数。

例如

BOOL testfunc(CExample obj);

testfunc(theObjone); //对象直接作为参数。

BOOL testfunc(CExample obj)
{
	//针对obj的操作实际上是针对复制后的临时拷贝进行的
}

还有一种情况，也是与临时对象有关的

当函数中的局部对象被被返回给函数调者时，也将建立此局部对象的一个临时拷贝，拷贝构造函数也将被调用

CTest func()
{
	CTest theTest;
	return theTest
}

二、赋值符的重载

下面的代码与上例相似

int main(int argc, char* argv[])
{
	CExample theObjone;
	theObjone.Init(40);
	
	CExample theObjthree;
	theObjthree.Init(60);

	//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。
	theObjthree=theObjone;
	return 0;
}

也用到了"="号，但与"一、"中的例子并不同，"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);

而本例子中，"="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。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:

class CExample
{
	...
	CExample(const CExample&); //拷贝构造函数
	CExample& operator = (const CExample&); //赋值符重载
	...
};

//赋值操作符重载
CExample & CExample::operator = (const CExample& RightSides)
{
	nSize=RightSides.nSize; //复制常规成员
	char *temp=new char[nSize]; //复制指针指向的内容 
	memcpy(temp,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof(char));

	delete []pBuffer; //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)
	pBuffer=temp;   //建立新指向
	return *this
}

三、拷贝构造函数使用赋值运算符重载的代码。

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

四、有几个需要注意的内容：
@ 构造函数与析构函数的另一个特别之处是没有返回值类型
@ 构造从类层次的最顶层的基类开始，在每一层中，首先调用基类的构造函数，然后调用成员对象的构造函数。析构则严格按照与构造相反的次序执行，在析构的时候，最低层的派生类的析构函数最开始被调用，然后调用每个基类的析构函数。
@ “缺省的拷贝构造函数”和“缺省的赋值函数”均采用“位拷贝”而非“值拷贝”的方式来实现，倘若类中含有指针变量，这两个函数注定将出错

下面通过例子进一步说明，

1.构造函数的初始化表
设存在两个类：
class A
{
    …
    A(void);                // 无参数构造函数
    A(const A &other);      // 拷贝构造函数
    A & operate =( const A &other);  // 赋值函数
    virtual ~A(void);        //析构函数
}；
class B
{
public:
    B(const A &a);    // B的构造函数

private:   
    A  m_a;            // 成员对象
};

下面面是B的构造函数的2个实现，其中第一个的类B的构造函数在其初始化表里调用了类A的拷贝构造函数，从而将成员对象m_a初始化；而第二个的B的构造函数在函数体内用赋值的方式将成员对象m_a初始化。我们看到的只是一条赋值语句，但实际上B的构造函数干了两件事：先暗地里创建m_a对象（调用了A的无参数构造函数），再调用类A的赋值函数，将参数a赋给m_a。
B::B(const A &a)
 : m_a(a)
{
   …
}

B::B(const A &a)
{
    m_a = a;
    …
}

2.拷贝函数和构造函数的区别
拷贝构造函数是在对象被创建时调用的，而赋值函数只能被已经存在了的对象调用。
String  a(“hello”);
String  b(“world”);
String  c = a;  // 调用了拷贝构造函数，最好写成 c(a);
c = b;             // 调用了赋值函数
本例中第三个语句的风格较差，宜改写成String c(a) 以区别于第四个语句。

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，可以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。