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拷贝构造函数与浅拷贝深拷贝的问题
阅读量:2384 次
发布时间:2019-05-10

本文共 5507 字,大约阅读时间需要 18 分钟。

转载原文地址:

拷贝构造函数跟赋值函数的区别:

拷贝构造函数用于产生对象,它用于以下几个地方:函数参数为类的值类型时、函数返回值为类类型时以及初始化语句,例如(示例了初始化语句,函数参数与函数返回值为类的值类型时较简单,这里没给出示例)

ClassType a;         //
ClassType b(a);     //调用拷贝构造函数
ClassType c = a;    //调用拷贝构造函数
而赋值操作符要求‘=’的左右对象均已存在,它的作用就是把‘=’右边的对象的值赋给左边的对象
ClassType e;
Class Type f;
f = e;              //调用赋值操作符

拷贝构造函数是去完成对未初始化的存储区的初始化,而赋值操作符则是处理一个已经存在的对象。对一个对象赋值,当它一次出现时,它将调用拷贝构造函数,以后每次出现,都调用赋值操作符。

 首先,注意一点,每创建一个对象,必会开辟出一块新的地址空间,无论在堆上还是栈上。但是不一定调用的是构造函数,(因为第一次出现,有可能调用普通的构造函数,也有可能调用拷贝构造函数)有可能调用的是拷贝构造函数。

但是之后这个对象再出现时,如果需要进行初始化赋值,就需要调用赋值函数。

下面看一个类对象拷贝的简单例子。

 #include<iostream>

using namespace std;class CExample{private:    int a;public:    //构造函数    CExample(int b)    {        a=b;        printf("constructor is called\n");    }    //拷贝构造函数    CExample(const CExample & c)    {        a=c.a;        printf("copy constructor is called\n");    }    //析构函数    ~CExample()    {        cout<<"destructor is called\n";    }    void Show()    {        cout<<

}

   运行程序,屏幕输出100。从以上代码的运行结果可以看出,系统为对象 B 分配了内存并完成了与对象 A 的复制过程。就类对象而言,相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。

这里创建完B之后,开辟了一块内存空间,但是没有调用构造函数,调用的是拷贝构造函数。

  
 CExample(const CExample& C) 就是我们自定义的拷贝构造函数。可见,拷贝构造函数是一种特殊的构造函数,函数的名称必须和类名称一致,它必须的一个参数是本类型的一个引用变量
二、拷贝构造函数的调用时机
    1. 当函数的参数为类的对象时

#include
using namespace std;class CExample{private: int a;public: CExample(int b) { a=b; printf("constructor is called\n"); } CExample(const CExample & c) { a=c.a; printf("copy constructor is called\n"); } ~CExample() { cout<<"destructor is called\n"; } void Show() { cout<
<

 调用g_fun()时,会产生以下几个重要步骤:

(1).A对象传入形参时,会先会产生一个临时变量,就叫 C 吧。
(2).然后调用拷贝构造函数把A的值给C。 整个这两个步骤有点像:CExample C(A);
(3).等g_fun()执行完后, 析构掉 C 对象。  
    
2. 函数的返回值是类的对象
 
#include<iostream>

using namespace std;class CExample{private:    int a;public:    //构造函数    CExample(int b)    {     a=b;        printf("constructor is called\n");    }    //拷贝构造函数    CExample(const CExample & c)    {     a=c.a;        printf("copy constructor is called\n");    }    //析构函数    ~CExample()    {     cout<<"destructor is called\n";    }    void Show()    {     cout<<

复制代码

 

   当g_Fun()函数执行到return时,会产生以下几个重要步骤:

(1). 先会产生一个临时变量,就叫XXXX吧。
(2). 然后调用拷贝构造函数把temp的值给XXXX。整个这两个步骤有点像:CExample XXXX(temp);
(3). 在函数执行到最后先析构temp局部变量。
(4). 等g_fun()执行完后再析构掉XXXX对象。  
  
 
3. 对象需要通过另外一个对象进行初始化

CExample A(100);CExample B=A;

三、浅拷贝与深拷贝

    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;}

当然,以上代码不用我们编写,编译器会为我们自动生成。但是如果认为这样就可以解决对象的复制问题,那就错了,让我们来考虑以下一段代码:

 

复制代码

#include
using namespace std;class Rect{public: Rect() { count++; } ~Rect() { count--; } static int getCount() { return count; }private: int width; int height; static int count;};int Rect::count=0;int main(){ Rect rect1; cout<<"The count of Rect:"<
<

复制代码

这段代码对前面的类,加入了一个静态成员,目的是进行计数。在主函数中,首先创建对象rect1,输出此时的对象个数,然后使用rect1复制出对象rect2,再输出此时的对象个数,按照理解,此时应该有两个对象存在,但实际程序运行时,输出的都是1,反应出只有1个对象。此外,在销毁对象时,由于会调用销毁两个对象,类的析构函数会调用两次,此时的计数器将变为负数。

说白了,就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。

出现这些问题最根本就在于在复制对象时,计数器没有递增,我们重新编写拷贝构造函数,如下:

复制代码

#include
using namespace std;class Rect{public: Rect() { count++; } Rect(const Rect& r) { width=r.width; height=r.height; count++; } ~Rect() { count--; } static int getCount() { return count; }private: int width; int height; static int count;};int Rect::count=0;int main(){ Rect rect1; cout<<"The count of Rect:"<
<

复制代码

 

  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,让我们考虑如下一段代码:

 

复制代码

#include
#include
using namespace std;class Rect{public: Rect() { p=new int(100); } ~Rect() { assert(p!=NULL); delete p; }private: int width; int height; int *p;};int main(){ Rect rect1; Rect rect2(rect1); return 0;}

复制代码

 

 在这段代码运行结束之前,会出现一个运行错误。原因就在于在进行对象复制时,对于动态分配的内容没有进行正确的操作。我们来分析一下:

    在运行定义rect1对象后,由于在构造函数中有一个动态分配的语句,因此执行后的内存情况大致如下:

     

  在使用rect1复制rect2时,由于执行的是浅拷贝,只是将成员的值进行赋值,这时 rect1.p = rect2.p,也即这两个指针指向了堆里的同一个空间,如下图所示:
    
 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:
 

复制代码

#include
#include
using namespace std;class Rect{public: Rect() { p=new int(100); } Rect(const Rect& r) { width=r.width; height=r.height; p=new int(100); *p=*(r.p); } ~Rect() { assert(p!=NULL); delete p; }private: int width; int height; int *p;};int main(){ Rect rect1; Rect rect2(rect1); return 0;}

复制代码

 

  此时,在完成对象的复制后,内存的一个大致情况如下:

   
此时rect1的p和rect2的p各自指向一段内存空间,但它们指向的空间具有相同的内容,这就是所谓的“深拷贝”。

3. 防止默认拷贝发生

    通过对对象复制的分析,我们发现对象的复制大多在进行“值传递”时发生,这里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(这里是为了防止用户调用拷贝构造函数去初始化一个对象,因为其实可以选择构造函数去初始化一个对象)。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。

复制代码

//防止按值传递class CExample { private:     int a;   public:     //构造函数    CExample(int b)     {         a = b;         cout<<"creat: "<<

复制代码

小结:

    拷贝有两种:深拷贝,浅拷贝。

      当出现类的等号赋值时(通过对象给另一个对象进行赋值初始化),会调用拷贝函数,在未定义显示拷贝构造函数的情况下,系统会调用默认的拷贝函数——即浅拷贝,它能够完成成员的一一复制。当数据成员中没有指针时,浅拷贝是可行的。但当数据成员中有指针时,如果采用简单的浅拷贝,则两类中的两个指针将指向同一个地址,当对象快结束时,会调用两次析构函数,而导致指针悬挂现象。所以,这时,必须采用深拷贝。

     深拷贝与浅拷贝的区别就在于深拷贝会在堆内存中另外申请空间来储存数据,从而也就解决了指针悬挂的问题。简而言之,当数据成员中有指针时,必须要用深拷贝

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