C++ 拷贝构造函数与深浅拷贝

拷贝构造函数

1) 拷贝构造函数的作用就是用来复制对象的,在使用这个对象的实例来初始化这个对象的一个新的实例。

2) 参数传递过程到底发生了什么?

将地址传递和值传递统一起来,归根结底还是传递的是"值"(地址也是值,只不过通过它可以找到另一个值)!

i)值传递:

  对于内置数据类型的传递时,直接赋值拷贝给形参(注意形参是函数内局部变量);对于类类型的传递时,需要首先调用该类的拷贝构造函数来初始化形参(局部对象);如 void foo(class_type obj_local){}, 如果调用 foo(obj); 首先class_type obj_local(obj) ,这样就定义了局部变量obj_local供函数内部使用。

ii)引用传递:

无论对内置类型还是类类型,传递引用或指针最终都是传递的地址值!而地址总是指针类型(属于简单类型), 显然参数传递时,按简单类型的赋值拷贝,而不会有拷贝构造函数的调用(对于类类型). 上述1) 2)回答了为什么拷贝构造函数使用值传递会产生无限递归调用,内存溢出

拷贝构造函数用来初始化一个非引用类类型对象,如果用传值的方式进行传参数,那么构造实参需要调用拷贝构造函数,而拷贝构造函数需要传递实参,所以会一直递归。

默认拷贝构造函数一般是够用的,我们也没有必要再显式地定义一个功能类似的拷贝构造函数。但是当类持有其它资源时,如动态分配的内存、打开的文件、指向其他数据的指针、网络连接等,默认拷贝构造函数就不能拷贝这些资源,我们必须显式地定义拷贝构造函数,以完整地拷贝对象的所有数据

 

禁止自动生成拷贝构造函数

1) 为了阻止编译器默认生成拷贝构造函数和拷贝赋值函数,我们需要手动去重写这两个函数,某些情况下,为了避免调用拷贝构造函数和拷贝赋值函数,我们需要将他们设置成private,防止被调用。

2) 类的成员函数和friend函数还是可以调用private函数,如果这个private函数只声明不定义,则会产生一个连接错误;

3) 针对上述两种情况,我们可以定一个base类,在base类中将拷贝构造函数和拷贝赋值函数设置成 private,那么派生类中编译器将不会自动生成这两个函数,且由于base类中该函数是私有的,因此,派生类将阻止编译器执行相关的操作。

4) 可以使用delete来指定不生成拷贝构造函数和赋值运算符,这样的对象就不能通过值传递,也不能进行赋值运算。

class Person
{
public:
	Person(const Person& p) = delete;
	Person& operator=(const Person& p) = delete;
private:
	int age;
	string name;
};

上面的定义的类Person显式的删除了拷贝构造函数和赋值运算符,在需要调用拷贝构造函数或者赋值运算符的地方,会提示_无法调用该函数,它是已删除的函数_。

 

拷贝构造函数&赋值运算符

在默认情况下(用户没有定义,但是也没有显式的删除),编译器会自动的隐式生成一个拷贝构造函数和赋值运算符。

拷贝构造函数和赋值运算符重载有以下两个不同之处:

  1.拷贝构造函数生成新的类对象,而赋值运算符不能。

  2.由于拷贝构造函数是直接构造一个新的类对象,所以在初始化这个对象之前不用检验源对象是否和新建对象相同。而赋值运算符则需要这个操作,另外赋值运算中如果原来的对象中有内存分配要先把内存释放掉。

注意:当有类中有指针类型的成员变量时,一定要重写拷贝构造函数和赋值运算符,不要使用默认的。

 

何时调用

拷贝构造函数和赋值运算符的行为比较相似,都是将一个对象的值复制给另一个对象;但是其结果却有些不同,拷贝构造函数使用传入对象的值生成一个新的对象的实例,而赋值运算符是将对象的值复制给一个已经存在的实例。这种区别从两者的名字也可以很轻易的分辨出来,拷贝构造函数也是一种构造函数,那么它的功能就是创建一个新的对象实例;赋值运算符是执行某种运算,将一个对象的值赋值给另一个对象(已经存在的)。调用的是拷贝构造函数还是赋值运算符,主要是看是否有新的对象实例产生。如果产生了新的对象实例,那调用的就是拷贝构造函数;如果没有,那就是对已有的对象赋值,调用的是赋值运算符

调用拷贝构造函数主要有以下场景:

  • 对象作为函数的参数,以值传递的方式传给函数。 
  • 对象作为函数的返回值,以值的方式从函数返回
  • 使用一个对象给另一个对象初始化

代码如下:

class Person{
public:
	Person(){}
	Person(const Person& p){
		cout<<"Copy Constructor"<<endl;
	}

	Person& operator=(const Person& p){
		cout<<"Assign"<<endl;
		return *this;
	}
private:
	int age;
	string name;
};

void f(Person p){
	return;
}

Person f1(){
	Person p;
	return p;
}

int main(){
	Person p;
	Person p1 = p;    // 1
	Person p2;
	p2 = p;           // 2
	f(p2);            // 3

	p2 = f1();        // 4

	Person p3 = f1(); // 5

	getchar();
	return 0;
}

  上面代码中定义了一个类Person,显式的定义了拷贝构造函数和赋值运算符。然后定义了两个函数:f,以值的方式参传入Person对象;f1,以值的方式返回Person对象。在main中模拟了5中场景,测试调用的是拷贝构造函数还是赋值运算符。执行结果如下:

分析如下:

    1. 这是虽然使用了"=",但是实际上使用对象p来创建一个新的对象p1。也就是产生了新的对象,所以调用的是拷贝构造函数。
    2. 首先声明一个对象p2,然后使用赋值运算符"=",将p的值复制给p2,显然是调用赋值运算符,为一个已经存在的对象赋值 。
    3. 以值传递的方式将对象p2传入函数f内,调用拷贝构造函数构建一个函数f可用的实参。
    4. 这条语句拷贝构造函数和赋值运算符都调用了。函数f1以值的方式返回一个Person对象,在返回时会调用拷贝构造函数创建一个临时对象tmp作为返回值;返回后调用赋值运算符将临时对象tmp赋值给p2.
    5. 按照4的解释,应该是首先调用拷贝构造函数创建临时对象;然后再调用拷贝构造函数使用刚才创建的临时对象创建新的对象p3,也就是会调用两次拷贝构造函数。不过,编译器也没有那么傻,应该是直接调用拷贝构造函数使用返回值创建了对象p3。

 

深拷贝与浅拷贝

1) 浅拷贝 —-只是拷贝了基本类型的数据,而引用类型数据,复制后也是会发生引用,我们把这种拷贝叫做“(浅复制)浅拷贝”,换句话说,浅拷贝仅仅是指向被复制的内存地址,如果原地址中对象被改变了,那么浅拷贝出来的对象也会相应改变。

    深拷贝 —-在计算机中开辟了一块新的内存地址用于存放复制的对象。

 

 

 

2) 在某些状况下,类内成员变量需要动态开辟堆内存,如果实行深拷贝,也就是把对象里的值完全复制给另一个对象,如 A=B。这时,如果 B 中有一个成员变量指针已经申请了内存,那 A 中的那个成员变量也指向同一块内存。这就出现了问题:当 B把内存释放了(如:析构),这时A内的指针就是野指针了,出现运行错误。

 

3) 深拷贝和浅拷贝主要是针对类中的指针动态分配的空间来说的,因为对于指针只是简单的值复制并不能分割开两个对象的关联,任何一个对象对该指针的操作都会影响到另一个对象。这时候就需要提供自定义的深拷贝的拷贝构造函数,消除这种影响。通常的原则是:

  • 含有指针类型的成员或者有动态分配内存的成员都应该提供自定义的拷贝构造函数
  • 在提供拷贝构造函数的同时,还应该考虑实现自定义的赋值运算符

对于拷贝构造函数的实现要确保以下几点:

  • 对于值类型的成员进行值复制
  • 对于指针和动态分配的空间,在拷贝中应重新分配分配空间
  • 对于基类,要调用基类合适的拷贝方法,完成基类的拷贝

 

posted @ 2021-08-30 14:39  默行于世  阅读(158)  评论(0编辑  收藏  举报