关于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:

classCExample
{
public:
CExample(){pBuffer=NULL;nSize=0;}
~CExample(){deletepBuffer;}
voidInit(intn){pBuffer=newchar
;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
intnSize;
};

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

intmain(intargc,char*argv[])
{
CExampletheObjone;
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
CExampletheObjtwo=theObjone;
...
}

语句"CExampletheObjtwo=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:

classCExample
{
public:
CExample(){pBuffer=NULL;nSize=0;}
~CExample(){deletepBuffer;}
CExample(constCExample&);//拷贝构造函数
voidInit(intn){pBuffer=newchar
;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
intnSize;
};

CExample::CExample(constCExample&RightSides)//拷贝构造函数的定义
{
nSize=RightSides.nSize;//复制常规成员
pBuffer=newchar[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(constCExample&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

BOOLtestfunc(CExampleobj);
testfunc(theObjone);//对象直接作为参数。

BOOLtestfunc(CExampleobj)
{
//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

CTestfunc()
{
CTesttheTest;
returntheTest;//#add错误.此theTest不为临时对象,而是局部对象,returnCTest才是
}

二、赋值符的重载

下面的代码与上例相似

intmain(intargc,char*argv[])
{
CExampletheObjone;
theObjone.Init(40);

CExampletheObjthree;
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;//对一个以存在的对象赋值
return0;
}

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CExampletheObjone(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（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:

classCExample

{

...

CExample(constCExample&);//拷贝构造函数

CExample&operator=(constCExample&);//赋值符重载

...

};

//赋值操作符重载
CExample&CExample::operator=(constCExample&RightSides)
{
nSize=RightSides.nSize;//复制常规成员
char*temp=newchar[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(constCExample&RightSides)
{
pBuffer=NULL;
*this=RightSides//调用重载后的"="
}

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:

//拷贝构造函数
String::String(constString&other)
{
//允许操作other的私有成员m_data
intlength=strlen(other.m_data);
m_data=newchar[length+1];
strcpy(m_data,other.m_data);
}

//赋值函数
String&String::operate=(constString&other)
{
//(1)检查自赋值
if(this==&other)
return*this;
//(2)释放原有的内存资源
delete[]m_data;
//(3)分配新的内存资源，并复制内容
intlength=strlen(other.m_data);
m_data=newchar[length+1];
strcpy(m_data,other.m_data);
//(4)返回本对象的引用
return*this;
}

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
//内容自赋值
b=a;
…
c=b;
…
a=c;

//地址自赋值
b=&a;
…
a=*b;
也许有人会说：“即使出现自赋值，我也可以不理睬，大不了化点时间让对象复制自己而已，反正不会出错！”
他真的说错了。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)(#add原因呢?待解)
（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returnthis。那么能否写成returnother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returnother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：
classA
{…
private:
A(constA&a);//私有的拷贝构造函数
A&operate=(constA&a);//私有的赋值函数
};
如果有人试图编写如下程序：
Ab(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。

当进行一个类的实例初始化的时候，也就是构造的时候，调用的是构造函数(如是用其他实例来初始化，则调用拷贝构造函数)，非初始化的时候对这个实例进行赋值调用的是赋值运算符。

附:

1.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)constX&

c)volatileX&

d)constvolatileX&

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.

X::X(constX&);//是拷贝构造函数

X::X(X&,int=1);//是拷贝构造函数

也就是说,类中可以存在超过一个拷贝构造函数