默认拷贝构造函数,浅拷贝,深拷贝

时间:2022-01-18 19:54:50
    类定义中,如果未提供自己的拷贝构造函数,则C++提供一个默认拷贝构造函数,就像没有提供构造函数时,C++提供默认构造函数一样。
    C++提供的默认拷贝构造函数工作的方法是:完成一个成员一个成员的拷贝,如果成员是类对象,则调用其拷贝构造函数或者默认拷贝构造函数。
    在默认拷贝构造函数中,拷贝的策略是逐个成员依次拷贝,但是,一个类可能会拥有资源,如果拷贝构造函数简单地制作了一个该资源的拷贝,而不对它本身分配,就得面临一个麻烦的局面:两个对象都拥有同一个资源。当对象析构时,该资源将经历两次资源返还。
    下面的程序描述了Person对象被简单拷贝后,面临析构时的困惑。
#include 
using namespace std;
class Person
{
 public:
  Person(char *pN)
  {
   cout <<"Constructing "<<pn<<endl;
   pName=new  char (strlen(pN)+1);
   if (pName!=0)
   {
    strcpy(pName,pN);
   }
  }
  
  ~Person()
  {
   cout<<"Destructing "<<pname<<endl;
   pName[0]='\0';
   delete   pName;
  
  }
 
 protected:
  char *pName;
} ;
int main()
{ 
 Person   p1("Randy");
 Person   p2=p1;               //即Person  p2 (p1);
 
}
result is :
Constructing Randy
Destructing Randy
Destructing 
    程序开始运行时,创建p1对象,p1对象的构造函数从堆中分配空间并赋给数据成员pName, 执行,p2=p1时,因为没有定义拷贝构造函数,于是就调用默认拷贝构造函数,使得p2与p1完全一样, 并没有新分配堆空间给p2,  p1与p2的pName都是同一个值。析构p2时,将堆中字符串清成空串,然后 将堆空间返还给系统; 析构p1时,因为这是pName指向的是空串,所以第三行输出中显示的只是Destructing, 当执行 delete pName ; 按道理系统应该报错,但在gcc中没有。

    创建p2时,对象p1被复制了p2,但资源并未复制,因此,p1和p2指向同一个资源,这称为浅拷贝。当一个对象创建时,分配了资源,这时,就需要定义自己的拷贝构造函数,使之不但拷贝成员,也拷贝资源。
#include 
using namespace std;
class Person
{
 public:
  Person(char *pN)
  {
   cout <<"Constructing "<<pn<<endl;
   pName=new  char (strlen(pN)+1);
   if (pName!=0)
   {
    strcpy(pName,pN);
   }
  }
  
  Person(Person& p)
  {
   cout <<"copying "<<p.pname<<"into its="" own="" block\n";
   pName=new char [sizeof(p.pName)];
   if (pName!=0)
    strcpy(pName,p.pName);
  
  } 
  ~Person()
  {
   cout<<"Destructing "<<pname<<endl;
   pName[0]='\0';
   delete   pName;
  
  }
 
 protected:
  char *pName;
} ;
int main()
{ 
 Person   p1("Randy");
 Person   p2=p1;               //即Person  p2 (p1);
 
}
result is :
Constructing Randy
copying Randyinto its own block
Destructing Randy
Destructing Randy

    创建p2时,对象p1被复制给了p2,同时资源也作了复制,因此p1和p2指向不同的资源,这称为深拷贝。堆内存并不是唯一需要拷贝构造函数的资源,但它是最常用的一个。打开文件,占有硬设备(例如打印机)服务也需要深拷贝。他们也是析构函数必须返还的资源类型。因此一个很好的经验是:
   如果你的类需要析构函数来析构资源,则它也需要一个拷贝构造函数。
    因为通常对象是自动被析构的,如果需要一个自定义的析构函数,那就意味着有额外资源要在对象被析构之前释放,此时,对象的拷贝就不是浅拷贝了。
    注:经查资料,上面这句话应该是这样才更全面
    如果需要析构函数,则一定需要拷贝构造函数和赋值操作符。

详细解释说明见下文:

以及

赋值操作符和拷贝构造函数


今天在看一个消息结构的定义类时,有一个这样的接口

WF_MSG & operator=(const WF_MSG & _msg);

开始不是很明白,后来才知道这是赋值操作符,也通过这个深刻了解了赋值操作符,因为还定义了一个unsigned char * m_pMsgBuffer; /// 消息缓存指针 的指针,一般默认的赋值操作符是浅拷贝,而因为有消息缓存指针的变量,当这个消息类有两个对象时,如果一个消息赋值给另外一个消息,则会涉及到深拷贝的问题,所以要重新定义赋值操作符

 

这里有一博客,叙述的很详细,给大家分享下:

赋值运算符和复制构造函数都是用已存在的B对象来创建另一个对象A。不同之处在于:赋值运算符处理两个已有对象,即赋值前B应该是存在的;复制构造函数是生成一个全新的对象,即调用复制构造函数之前A不存在。
CTemp a(b); //复制构造函数,C++风格的初始化
CTemp a=b; //仍然是复制构造函数,不过这种风格只是为了与C兼容,与上面的效果一样
在这之前a不存在,或者说还未构造好。

CTemp a;
a=b; //赋值运算符
在这之前a已经通过默认构造函数构造完成。

实例总结:

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[n]; 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

调用拷贝构造函数1

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

//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;//拷贝构造函数
...
}
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(地址空间),指针虽然复制了,但所指向的空间内容并没有复制,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:通过拷贝构造函数(系统默认的)创建新对象theObjtwo,并没有调用theObjtwo的构造函数(vs2005试验过)。

可以在自定义的拷贝构造函数中添加输出的语句测试。

注意:

对于含有在*空间分配的成员时,要使用深度复制,不应使用浅复制。

调用拷贝构造函数2

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
}

调用拷贝构造函数3

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:为了避免内存泄露,指针成员将释放指针所指向的空间,以便接受新的指针值,这正是由赋值运算符的特征所决定的。但如果是"x=x"即自己给自己赋值,会出现什么情况呢?x将释放分配给自己的内存,然后,从赋值运算符右边指向的内存中复制值时,发现值不见了。

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"="
}

 

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赋值运算符(operator=)复制构造函数:A(A& a){}都是用已存在A的对象来创建另一个对象B。不同之处在于:赋值运算符处理两个已有对象,即赋值前B应该是存在的;复制构造函数是生成一个全新的对象,即调用复制构造函数之前B不存在。   
exp:
       CTemp B(A);       //复制构造函数,C++风格的初始化
       CTemp B=A;       //仍然是复制构造函数,不过这种风格只是为了与C兼容,与上面的效果一样
       在这之前B不存在,或者说还未构造好。

       CTemp B;
       B = A;                //赋值运算符
       在这之前B已经通过默认构造函数构造完成。