C++中對象的復(fù)制就如同“克隆”,用一個已有的對象快速地復(fù)制出多個完全相同的對象。一般而言,以下三種情況都會使用到對象的復(fù)制:
(1)建立一個新對象,并用另一個同類的已有對象對新對象進行初始化,例如:
class Rect Rect rect1; |
(2)當(dāng)函數(shù)的參數(shù)為類的對象時,這時調(diào)用此函數(shù)時使用的是值傳遞,也會產(chǎn)生對象的復(fù)制,例如:
void fun1(Rect rect) int main() |
(3)函數(shù)的返回值是類的對象時,在函數(shù)調(diào)用結(jié)束時,需要將函數(shù)中的對象復(fù)制一個臨時對象并傳給改函數(shù)的調(diào)用處,例如:
Rect fun2() int main() |
對象的復(fù)制都是通過一種特殊的構(gòu)造函數(shù)來完成的,這種特殊的構(gòu)造函數(shù)就是拷貝構(gòu)造函數(shù)(copyconstructor,也叫復(fù)制構(gòu)造函數(shù))??截悩?gòu)造函數(shù)在大多數(shù)情況下都很簡單,甚至在我們都不知道它存在的情況下也能很好發(fā)揮作用,但是在一些特殊情況下,特別是在對象里有動態(tài)成員的時候,就需要我們特別小心地處理拷貝構(gòu)造函數(shù)了。下面我們就來看看拷貝構(gòu)造函數(shù)的使用。
一、默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)
很多時候在我們都不知道拷貝構(gòu)造函數(shù)的情況下,傳遞對象給函數(shù)參數(shù)或者函數(shù)返回對象都能很好的進行,這是因為編譯器會給我們自動產(chǎn)生一個拷貝構(gòu)造函數(shù),這就是“默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)”,這個構(gòu)造函數(shù)很簡單,僅僅使用“老對象”的數(shù)據(jù)成員的值對“新對象”的數(shù)據(jù)成員一一進行賦值,它一般具有以下形式:
Rect::Rect(const Rect& r) { width = r.width; height = r.height; } |
當(dāng)然,以上代碼不用我們編寫,編譯器會為我們自動生成。但是如果認(rèn)為這樣就可以解決對象的復(fù)制問題,那就錯了,讓我們來考慮以下一段代碼:
class Rect int Rect::count = 0; // 初始化計數(shù)器 int main() |
這段代碼對前面的類進行了一下小小的修改,加入了一個靜態(tài)成員,目的是進行計數(shù),統(tǒng)計創(chuàng)建的對象的個數(shù),在每個對象創(chuàng)建時,通過構(gòu)造函數(shù)進行遞增,在銷毀對象時,通過析構(gòu)函數(shù)進行遞減。在主函數(shù)中,首先創(chuàng)建對象rect1,輸出此時的對象個數(shù),然后使用rect1復(fù)制出對象rect2,再輸出此時的對象個數(shù),按照理解,此時應(yīng)該有兩個對象存在,但實際程序運行時,輸出的都是1,反應(yīng)出只有1個對象。此外,在銷毀對象時,由于會調(diào)用銷毀兩個對象,類的析構(gòu)函數(shù)會調(diào)用兩次,此時的計數(shù)器將變?yōu)樨?fù)數(shù)。出現(xiàn)這些問題最根本就在于在復(fù)制對象時,計數(shù)器沒有遞增,解決的辦法就是重新編寫拷貝構(gòu)造函數(shù),在拷貝構(gòu)造函數(shù)中加入對計數(shù)器的處理,形成的拷貝構(gòu)造函數(shù)如下:
class Rect |
自己編寫拷貝構(gòu)造函數(shù)又可以分為兩種情況——淺拷貝與深拷貝。
二、淺拷貝
所謂淺拷貝,指的是在對象復(fù)制時,只是對對象中的數(shù)據(jù)成員進行簡單的賦值,上面的例子都是屬于淺拷貝的情況,默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的也是淺拷貝。大多情況下“淺拷貝”已經(jīng)能很好地工作了,但是一旦對象存在了動態(tài)成員,那么淺拷貝就會出問題了,讓我們考慮如下一段代碼:
class Rect int main() |
在這段代碼運行結(jié)束之前,會出現(xiàn)一個運行錯誤。原因就在于在進行對象復(fù)制時,對于動態(tài)分配的內(nèi)容沒有進行正確的操作。我們來分析一下:
在運行定義rect1對象后,由于在構(gòu)造函數(shù)中有一個動態(tài)分配的語句,因此執(zhí)行后的內(nèi)存情況大致如下:
在“深拷貝”的情況下,對于對象中動態(tài)成員,就不能僅僅簡單地賦值了,而應(yīng)該重新動態(tài)分配空間,如上面的例子就應(yīng)該按照如下的方式進行處理:
class Rect { public: Rect() // 構(gòu)造函數(shù),p指向堆中分配的一空間 { p = new int(100); } Rect(const Rect& r) { width = r.width; height = r.height; p = new int; // 為新對象重新動態(tài)分配空間 *p = *(r.p); } ~Rect() // 析構(gòu)函數(shù),釋放動態(tài)分配的空間 { if(p != NULL) { delete p; } } private: int width; int height; int *p; // 一指針成員 }; |
此時,在完成對象的復(fù)制后,內(nèi)存的一個大致情況如下:
此外,在與“對象的復(fù)制”很類似的“對象的賦值”的情況下,也會出現(xiàn)同樣的問題。在“對象的賦值”一文中再來討論此問題。
通過對對象復(fù)制的分析,我們發(fā)現(xiàn)對象的復(fù)制大多在進行“值傳遞”時發(fā)生,這里有一個小技巧可以防止按值傳遞——聲明一個私有拷貝構(gòu)造函數(shù)。甚至不必去定義這個拷貝構(gòu)造函數(shù),這樣因為拷貝構(gòu)造函數(shù)是私有的,如果用戶試圖按值傳遞或函數(shù)返回該類對象,將得到一個編譯錯誤,從而可以避免按值傳遞或返回對象。