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c++中拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)類型必須是引用

 更新時(shí)間:2013年07月16日 10:58:22   投稿:jingxian  
如果拷貝構(gòu)造函數(shù)中的參數(shù)不是一個(gè)引用,即形如CClass(const CClass c_class),那么就相當(dāng)于采用了傳值的方式(pass-by-value),而傳值的方式會(huì)調(diào)用該類的拷貝構(gòu)造函數(shù),從而造成無窮遞歸地調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。因此拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)必須是一個(gè)引用

在C++中, 構(gòu)造函數(shù),拷貝構(gòu)造函數(shù),析構(gòu)函數(shù)和賦值函數(shù)(賦值運(yùn)算符重載)是最基本不過的需要掌握的知識(shí)。 但是如果我問你“拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)為什么必須使用引用類型?”這個(gè)問題, 你會(huì)怎么回答? 或許你會(huì)回答為了減少一次內(nèi)存拷貝? 很慚愧的是,我的第一感覺也是這么回答。不過還好,我思索一下以后,發(fā)現(xiàn)這個(gè)答案是不對(duì)的。

原因:
如果拷貝構(gòu)造函數(shù)中的參數(shù)不是一個(gè)引用,即形如CClass(const CClass c_class),那么就相當(dāng)于采用了傳值的方式(pass-by-value),而傳值的方式會(huì)調(diào)用該類的拷貝構(gòu)造函數(shù),從而造成無窮遞歸地調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。因此拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)必須是一個(gè)引用。

需要澄清的是,傳指針其實(shí)也是傳值,如果上面的拷貝構(gòu)造函數(shù)寫成CClass(const CClass* c_class),也是不行的。事實(shí)上,只有傳引用不是傳值外,其他所有的傳遞方式都是傳值。
先從一個(gè)小例子開始:(自己測(cè)試一下自己看看這個(gè)程序的輸出是什么?)

復(fù)制代碼 代碼如下:

#include<iostream>
using namespace std;
class CExample
{
private:
 int m_nTest;
public:
 CExample(int x) : m_nTest(x)      //帶參數(shù)構(gòu)造函數(shù)
 {
  cout << "constructor with argument"<<endl;
 }
 // 拷貝構(gòu)造函數(shù),參數(shù)中的const不是嚴(yán)格必須的,但引用符號(hào)是必須的
 CExample(const CExample & ex)     //拷貝構(gòu)造函數(shù)
 {
  m_nTest = ex.m_nTest;
  cout << "copy constructor"<<endl;
 }
 CExample& operator = (const CExample &ex)   //賦值函數(shù)(賦值運(yùn)算符重載)
 { 
  cout << "assignment operator"<<endl;
  m_nTest = ex.m_nTest;
  return *this;
 }
 void myTestFunc(CExample ex)
 {
 }
};
int main(void)
{
 CExample aaa(2);
 CExample bbb(3);
 bbb = aaa;
 CExample ccc = aaa;
 bbb.myTestFunc(aaa);
 return 0; 
}

如果你的結(jié)果和輸出結(jié)果有誤差, 那拜托你謙虛的看完。
第一個(gè)輸出: constructor with argument      // CExample aaa(2);
如果你不理解的話, 找個(gè)人把你拖出去痛打一頓,然后嘴里還喊著“我是二師兄,我是二師兄.......”
第二個(gè)輸出:constructor with argument     // CExample bbb(3);
分析同第一個(gè)
第三個(gè)輸出: assignment operator                // bbb = aaa;
第四個(gè)輸出: copy constructor                      // CExample ccc = aaa;
這兩個(gè)得放到一塊說。 肯定會(huì)有人問為什么兩個(gè)不一致。原因是, bbb對(duì)象已經(jīng)實(shí)例化了,不需要構(gòu)造,此時(shí)只是將aaa賦值給bbb,只會(huì)調(diào)用賦值函數(shù),就這么簡(jiǎn)單,還不懂的話,撞墻去! 但是ccc還沒有實(shí)例化,因此調(diào)用的是拷貝構(gòu)造函數(shù),構(gòu)造出ccc,而不是賦值函數(shù),還不懂的話,我撞墻去??!
第五個(gè)輸出: copy constructor                      //  bbb.myTestFunc(aaa);
實(shí)際上是aaa作為參數(shù)傳遞給bbb.myTestFunc(CExample ex), 即CExample ex = aaa;和第四個(gè)一致的, 所以還是拷貝構(gòu)造函數(shù),而不是賦值函數(shù), 如果仍然不懂, 我的頭剛才已經(jīng)流血了,不要再讓我撞了,你就自己使勁的再裝一次吧。
通過這個(gè)例子, 我們來分析一下為什么拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)只能使用引用類型。
看第四個(gè)輸出: copy constructor                      // CExample ccc = aaa;
構(gòu)造ccc,實(shí)質(zhì)上是ccc.CExample(aaa); 我們假如拷貝構(gòu)造函數(shù)參數(shù)不是引用類型的話, 那么將使得 ccc.CExample(aaa)變成aaa傳值給ccc.CExample(CExample ex),即CExample ex = aaa,因?yàn)?ex 沒有被初始化, 所以 CExample ex = aaa 繼續(xù)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù),接下來的是構(gòu)造ex,也就是 ex.CExample(aaa),必然又會(huì)有aaa傳給CExample(CExample ex), 即 CExample ex = aaa;那么又會(huì)觸發(fā)拷貝構(gòu)造函數(shù),就這下永遠(yuǎn)的遞歸下去。
所以繞了那么大的彎子,就是想說明拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)使用引用類型不是為了減少一次內(nèi)存拷貝, 而是避免拷貝構(gòu)造函數(shù)無限制的遞歸下去。

附帶說明,在下面幾種情況下會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù):
a、顯式或隱式地用同類型的一個(gè)對(duì)象來初始化另外一個(gè)對(duì)象。如上例中,用對(duì)象c初始化d;
b、作為實(shí)參(argument)傳遞給一個(gè)函數(shù)。如CClass(const CClass c_class)中,就會(huì)調(diào)用CClass的拷貝構(gòu)造函數(shù);
c、在函數(shù)體內(nèi)返回一個(gè)對(duì)象時(shí),也會(huì)調(diào)用返回值類型的拷貝構(gòu)造函數(shù);
d、初始化序列容器中的元素時(shí)。比如 vector<string> svec(5),string的缺省構(gòu)造函數(shù)和拷貝構(gòu)造函數(shù)都會(huì)被調(diào)用;
e、用列表的方式初始化數(shù)組元素時(shí)。string a[] = {string(“hello”), string(“world”)}; 會(huì)調(diào)用string的拷貝構(gòu)造函數(shù)。

如果在沒有顯式聲明構(gòu)造函數(shù)的情況下,編譯器都會(huì)為一個(gè)類合成一個(gè)缺省的構(gòu)造函數(shù)。如果在一個(gè)類中聲明了一個(gè)構(gòu)造函數(shù),那么就會(huì)阻止編譯器為該類合成缺省的構(gòu)造函數(shù)。和構(gòu)造函數(shù)不同的是,即便定義了其他構(gòu)造函數(shù)(但沒有定義拷貝構(gòu)造函數(shù)),編譯器總是會(huì)為我們合成一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)。

另外函數(shù)的返回值是不是引用也有很大的區(qū)別,返回的不是引用的時(shí)候,只是一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)象,此時(shí)需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù),否則,如果是引用的話就不需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。

復(fù)制代碼 代碼如下:

#include<iostream>
using namespace std;
class A
{
private:
 int m_nTest;
public:
 A()
 {
 }
 A(const A& other)    //構(gòu)造函數(shù)重載
 {
  m_nTest = other.m_nTest;
  cout << "copy constructor"<<endl; 
 }
 A & operator =(const A& other)
 {
  if(this != &other)
  {
   m_nTest = other.m_nTest;
   cout<<"Copy Assign"<<endl;
  }
  return *this;
 }
};
A fun(A &x)
{
 return x;     //返回的不是引用的時(shí)候,需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
}
int main(void)
{
 A test;
 fun(test);
 system("pause");
 return 0;
}

分享一道筆試題目,編譯運(yùn)行下圖中的C++代碼,結(jié)果是什么?(A)編譯錯(cuò)誤;(B)編譯成功,運(yùn)行時(shí)程序崩潰;(C)編譯運(yùn)行正常,輸出10。請(qǐng)選擇正確答案并分析原因。
復(fù)制代碼 代碼如下:

class A
{
private:
 int value;
public:
 A(int n)
 {
  value = n;
 }
 A(A other)
 {
  value = other.value;
 }
 void Print()
 {
  cout<<value<<endl;
 }
};
int main(void)
{
 A a = 10;
 A b = a;
 b.Print();
 return 0;
}

答案:編譯錯(cuò)誤。在復(fù)制構(gòu)造函數(shù)中傳入的參數(shù)是A的一個(gè)實(shí)例。由于是傳值,把形參拷貝到實(shí)參會(huì)調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。因此如果允許復(fù)制構(gòu)造函數(shù)傳值,那么會(huì)形成永無休止的遞歸并造成棧溢出。因此C++的標(biāo)準(zhǔn)不允許復(fù)制構(gòu)造函數(shù)傳值參數(shù),而必須是傳引用或者常量引用。在Visual Studio和GCC中,都將編譯出錯(cuò)。

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