詳解C++ 拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符
本文主要介紹了拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符的區(qū)別,以及在什么時(shí)候調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)、什么情況下調(diào)用賦值運(yùn)算符。最后,簡(jiǎn)單的分析了下深拷貝和淺拷貝的問(wèn)題。
拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符
在默認(rèn)情況下(用戶沒(méi)有定義,但是也沒(méi)有顯式的刪除),編譯器會(huì)自動(dòng)的隱式生成一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符。但用戶可以使用delete來(lái)指定不生成拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符,這樣的對(duì)象就不能通過(guò)值傳遞,也不能進(jìn)行賦值運(yùn)算。
class Person { public: Person(const Person& p) = delete; Person& operator=(const Person& p) = delete; private: int age; string name; };
上面的定義的類Person顯式的刪除了拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符,在需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)或者賦值運(yùn)算符的地方,會(huì)提示_無(wú)法調(diào)用該函數(shù),它是已刪除的函數(shù)_。
還有一點(diǎn)需要注意的是,拷貝構(gòu)造函數(shù)必須以引用的方式傳遞參數(shù)。這是因?yàn)?,在值傳遞的方式傳遞給一個(gè)函數(shù)的時(shí)候,會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)生成函數(shù)的實(shí)參。如果拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)仍然是以值的方式,就會(huì)無(wú)限循環(huán)的調(diào)用下去,直到函數(shù)的棧溢出。
何時(shí)調(diào)用
拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符的行為比較相似,都是將一個(gè)對(duì)象的值復(fù)制給另一個(gè)對(duì)象;但是其結(jié)果卻有些不同,拷貝構(gòu)造函數(shù)使用傳入對(duì)象的值生成一個(gè)新的對(duì)象的實(shí)例,而賦值運(yùn)算符是將對(duì)象的值復(fù)制給一個(gè)已經(jīng)存在的實(shí)例。這種區(qū)別從兩者的名字也可以很輕易的分辨出來(lái),拷貝構(gòu)造函數(shù)也是一種構(gòu)造函數(shù),那么它的功能就是創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象實(shí)例;賦值運(yùn)算符是執(zhí)行某種運(yùn)算,將一個(gè)對(duì)象的值復(fù)制給另一個(gè)對(duì)象(已經(jīng)存在的)。調(diào)用的是拷貝構(gòu)造函數(shù)還是賦值運(yùn)算符,主要是看是否有新的對(duì)象實(shí)例產(chǎn)生。如果產(chǎn)生了新的對(duì)象實(shí)例,那調(diào)用的就是拷貝構(gòu)造函數(shù);如果沒(méi)有,那就是對(duì)已有的對(duì)象賦值,調(diào)用的是賦值運(yùn)算符。
調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)主要有以下場(chǎng)景:
- 對(duì)象作為函數(shù)的參數(shù),以值傳遞的方式傳給函數(shù)。
- 對(duì)象作為函數(shù)的返回值,以值的方式從函數(shù)返回
- 使用一個(gè)對(duì)象給另一個(gè)對(duì)象初始化
代碼如下:
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; }
上面代碼中定義了一個(gè)類Person,顯式的定義了拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符。然后定義了兩個(gè)函數(shù):f,以值的方式參傳入Person對(duì)象;f1,以值的方式返回Person對(duì)象。在main中模擬了5中場(chǎng)景,測(cè)試調(diào)用的是拷貝構(gòu)造函數(shù)還是賦值運(yùn)算符。執(zhí)行結(jié)果如下:
分析如下:
- 這是雖然使用了"=",但是實(shí)際上使用對(duì)象p來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象p1。也就是產(chǎn)生了新的對(duì)象,所以調(diào)用的是拷貝構(gòu)造函數(shù)。
- 首先聲明一個(gè)對(duì)象p2,然后使用賦值運(yùn)算符"=",將p的值復(fù)制給p2,顯然是調(diào)用賦值運(yùn)算符,為一個(gè)已經(jīng)存在的對(duì)象賦值 。
- 以值傳遞的方式將對(duì)象p2傳入函數(shù)f內(nèi),調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)構(gòu)建一個(gè)函數(shù)f可用的實(shí)參。
- 這條語(yǔ)句拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符都調(diào)用了。函數(shù)f1以值的方式返回一個(gè)Person對(duì)象,在返回時(shí)會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)對(duì)象tmp作為返回值;返回后調(diào)用賦值運(yùn)算符將臨時(shí)對(duì)象tmp賦值給p2.
- 按照4的解釋,應(yīng)該是首先調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象;然后再調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)使用剛才創(chuàng)建的臨時(shí)對(duì)象創(chuàng)建新的對(duì)象p3,也就是會(huì)調(diào)用兩次拷貝構(gòu)造函數(shù)。不過(guò),編譯器也沒(méi)有那么傻,應(yīng)該是直接調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)使用返回值創(chuàng)建了對(duì)象p3。
深拷貝、淺拷貝
說(shuō)到拷貝構(gòu)造函數(shù),就不得不提深拷貝和淺拷貝。通常,默認(rèn)生成的拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符,只是簡(jiǎn)單的進(jìn)行值的復(fù)制。例如:上面的Person類,字段只有int和string兩種類型,這在拷貝或者賦值時(shí)進(jìn)行值復(fù)制創(chuàng)建的出來(lái)的對(duì)象和源對(duì)象也是沒(méi)有任何關(guān)聯(lián),對(duì)源對(duì)象的任何操作都不會(huì)影響到拷貝出來(lái)的對(duì)象。反之,假如Person有一個(gè)對(duì)象為int *,這時(shí)在拷貝時(shí)還只是進(jìn)行值復(fù)制,那么創(chuàng)建出來(lái)的Person對(duì)象的int *的值就和源對(duì)象的int *指向的是同一個(gè)位置。任何一個(gè)對(duì)象對(duì)該值的修改都會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象,這種情況就是淺拷貝。
深拷貝和淺拷貝主要是針對(duì)類中的指針和動(dòng)態(tài)分配的空間來(lái)說(shuō)的,因?yàn)閷?duì)于指針只是簡(jiǎn)單的值復(fù)制并不能分割開(kāi)兩個(gè)對(duì)象的關(guān)聯(lián),任何一個(gè)對(duì)象對(duì)該指針的操作都會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象。這時(shí)候就需要提供自定義的深拷貝的拷貝構(gòu)造函數(shù),消除這種影響。通常的原則是:
- 含有指針類型的成員或者有動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的成員都應(yīng)該提供自定義的拷貝構(gòu)造函數(shù)
- 在提供拷貝構(gòu)造函數(shù)的同時(shí),還應(yīng)該考慮實(shí)現(xiàn)自定義的賦值運(yùn)算符
對(duì)于拷貝構(gòu)造函數(shù)的實(shí)現(xiàn)要確保以下幾點(diǎn):
- 對(duì)于值類型的成員進(jìn)行值復(fù)制
- 對(duì)于指針和動(dòng)態(tài)分配的空間,在拷貝中應(yīng)重新分配分配空間
- 對(duì)于基類,要調(diào)用基類合適的拷貝方法,完成基類的拷貝
總結(jié)
- 拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符的行為比較相似,卻產(chǎn)生不同的結(jié)果;拷貝構(gòu)造函數(shù)使用已有的對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象,賦值運(yùn)算符是將一個(gè)對(duì)象的值復(fù)制給另一個(gè)已存在的對(duì)象。區(qū)分是調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)還是賦值運(yùn)算符,主要是否有新的對(duì)象產(chǎn)生。
- 關(guān)于深拷貝和淺拷貝。當(dāng)類有指針成員或有動(dòng)態(tài)分配空間,都應(yīng)實(shí)現(xiàn)自定義的拷貝構(gòu)造函數(shù)。提供了拷貝構(gòu)造函數(shù),最后也實(shí)現(xiàn)賦值運(yùn)算符。
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