剑指offer：赋值运算符函数和复制构造函数

赋值运算符函数

对于定义一个赋值运算符函数时，需要注意一下几点：

（1）函数的返回类型必须是一个引用，因为只有返回引用，才可以连续赋值

（2）传入的参数声明为常量引用，可以提高代码效率，同时赋值运算函数内不会改变传入的实例状态

（3）一定要记得释放实例自身已有的内存，否则程序容易出现内存泄露

（4）注意传入的参数和当前的实例是不是同一个实例，如果是同一个，则不用进行赋值操作，直接返回即可。

 

复制构造函数

如果一个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用，且任何额外参数都有默认值，则此构造函数是复制构造函数。

什么时候调用复制构造函数？

 （1）当用类的一个对象初始化该类的另一个对象时；

 （2）将一个对象作为实参传递给一个非引用类型的形参时；

 （3）从一个返回类型为非引用类型的函数返回一个对象时；

深拷贝和浅拷贝的区别：

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：

 

Rect::Rect(const Rect& r)
{
    width = r.width;
    height = r.height;
}

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。

 

 

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：

 

 

 

 

 

 

 

 

深拷贝主要解决的问题是指针成员变量浅拷贝的问题。

1. 防止默认拷贝（也能够禁止复制）

　　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。如下程序：

 

#include <iostream>
using namespace std;

class CExample
{
private:
    int value;

public:
    //构造函数
    CExample(int val)
    {
        value = val;
        cout << "creat: " << value << endl;
    }

private:
    //拷贝构造，只是声明
    CExample(const CExample& C);

public:
    ~CExample()
    {
        cout << "delete: " << value << endl;
    }

    void Show()
    {
        cout << value << endl;
    }
};

//全局函数
void g_Fun(CExample C)
{
    cout << "test" << endl;
}

int main()
{
    CExample test(1);
    // g_Fun(test); // 按值传递将出错

    return 0;
}

而根据《C++ Primer》第四版13.1.3节，要禁止类的复制， 类必须显示声明其复制构造函数为private。

 小问题：一个类中可以有多个拷贝构造函数吗？

　　解答：类中可以存在超过一个拷贝构造函数。 

1 class X { 
2 public:       
3   X(const X&);      // const 的拷贝构造
4   X(X&);            // 非const的拷贝构造
5 };

关于拷贝构造函数与拷贝赋值操作符的区别：

 两都都是用已存在的对象A来初始化另一个对象B。不同之处在于：

 复制构造函数是针对一个未存在的对象进行初始化；赋值是针对已存在的对象进行初始化。

 

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;
class CMyString
{
    private:
        //int value;
        char *m_pdata;
    public:
        CMyString(char *pdata=NULL);
        CMyString(const CMyString &str);//复制构造函数 
        CMyString & operator = (const CMyString &str);//赋值运算符函数 
        ~CMyString(void);
        void print();
};
CMyString::CMyString(char *pdata)
{
    if(pdata==NULL)
    {
        m_pdata=new char[1];
        m_pdata[0]='\0';
    }
    else
    {
        int len=strlen(pdata);
        m_pdata=new char[len+1];
        strcpy(m_pdata,pdata);
    }
}
CMyString::CMyString(const CMyString &str)//深拷贝 默认的是浅拷贝 
{
  // cout<<"hello xiaoming"<<endl;
   int len=strlen(str.m_pdata);
   m_pdata=new char[len+1];
   strcpy(m_pdata,str.m_pdata);    
} 
CMyString::~CMyString()
{
    delete []m_pdata;
}
CMyString& CMyString::operator =(const CMyString&str)
{
    if(this==&str)
       return *this;
    delete []m_pdata;
    m_pdata=NULL;
    
    m_pdata=new char[strlen(str.m_pdata)+1];
    strcpy(m_pdata,str.m_pdata);
    
    return *this;
}
void CMyString::print()
{
    cout<<m_pdata<<endl;
}



void test1()
{
    cout<<"test() begin"<<endl;
    char text[]="hello world";
    CMyString str1(text);
    CMyString str2,str3;
    str3=str2=str1;//调用赋值运算操作符 
    cout<<"The expected result is: "<<text<<endl;  
    cout<<"the str2 actual result is: "<<endl;  
    str2.print();
    cout<<endl;
    cout<<"The expected result is: "<<text<<endl;  
    cout<<"the str3 actual result is: "<<endl; 
    str3.print();
    cout<<endl;
}
void test2()
{
    cout<<"test4() begin"<<endl;
    char text[]="hello world";
    CMyString str1(text); //初始化操作 调用构造函数 
    CMyString str2=str1; //标准写法CMyString str2(str1); 调用复制构造函数而不是赋值 
    str2.print();
    cout<<endl;
}
int main()
{
    test1();
    test2();   
    return 0;
}

 代码

class CMyString
{
public:
    CMyString(char *ptr = nullptr);
    CMyString(const CMyString &str);
    ~CMyString();
    CMyString& operator=(const CMyString& str);

private:
    char *pData;
};

CMyString& CMyString::operator=(const CMyString& str)
{
    pData = str.pData;
    return *this;
}

存在问题：

这个赋值运算符重载函数存在的问题如下：

　　1）浅拷贝；

　　2）没有（检查）释放实例自身已有的内存。如果我们忘记在分配新内存之前释放自身已有的空间，程序将出现内存泄漏；

　　3）没有判断传入的参数和当前的实例（*this）是不是同一个实例。如果是同一个，则不进行复制操作，直接返回。如果事先不判断就进行赋值，那么在释放实例自身的内存的时候就会导致严重问题：当*this和传入的参数是同一个实例时，那么一旦释放了自身的内存，传入的参数的内存也同时被释放了，因此再也找不到需要赋值的内容了。

　　修改之后的赋值运算符重载函数如下：

CMyString& CMyString::operator=(const CMyString& str)
{
    if (this == &str)
        return *this;

    delete []pData;
    pData = nullptr;

    pData = new char[strlen(str.pData) + 1];
    strcpy(pData, str.pData);

    return *this;
}

上述代码现在的问题在于4）异常安全性，即new可能会抛出异常，而我们却没有处理！所以我们可以将程序继续修改：

 

CMyString& CMyString::operator=(const CMyString& str)
{
    if (this == &str)
        return *this;

    char *tmp = new(nothrow) char[strlen(str.pData) + 1];
    if (tmp == nullptr)
        return *this;

    strcpy(tmp, str.pData);

    delete []pData;
    pData = tmp;
    tmp = nullptr;
    
    return *this;
}

除了前边提到的4个点，赋值运算符重载还有两点需要注意：

　　5）是否把返回值的类型声明为该类型的引用，并在函数结束前返回实例自身的引用（即*this）。只有返回一个引用，才可以允许连续赋值。否则如果函数的返回值是void，应用该赋值将不能做连续赋值。假设有3个CMyString对象：str1、str2和str3，在程序中语句str1=str2=str3将不能通过编译。

 

　　6）是否把传入的参数的类型声明为常量引用。如果传入的参数不是引用而是实例，那么从形参到实参会调用一次拷贝构造函数。把参数声明为引用可以避免这样的无谓消耗，从而提高代码效率。同时，我们在赋值运算符函数内不会修改传入的实例的状态，因此应该为传入的引用参数加上const关键字。