C++ 拷贝构造函数和赋值构造函数

重点: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

; 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

int

main(int
argc, char
*
argv[])

{

CExample theObjone;

theObjone.Init40);

//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;

...

}

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，指针虽然复制了，但所指向的空间并没有复制，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:首先建立对象theObjtwo，并调用其构造函数，然后成员被拷贝。

可以在构造函数中添加操作来解决指针成员的问题。

所以C++语法中除了提供缺省形式的构造函数外，还规范了另一种特殊的构造函数：拷贝构造函数，上面的语句中，如果类中定义了拷贝构造函数，这对象建立时，调用的将是拷贝构造函数，在拷贝构造函数中，可以根据传入的变量，复制指针所指向的资源。

拷贝构造函数的格式为:构造函数名(对象的引用)

提供了拷贝构造函数后的CExample类定义为:

class
CExample

{

public
:

CExample(){pBuffer=NULL; nSize=0;}

~CExample(){delete
pBuffer;}

CExample(const
CExample&);
//拷贝构造函数

void
Init(int
n){ pBuffer=new
char

; 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;

};

CExample::CExample(const
CExample& RightSides)
//拷贝构造函数的定义

{

nSize=RightSides.nSize;
//复制常规成员

pBuffer=new

char
[nSize];
//复制指针指向的内容

memcpy(pBuffer,RightSides.pBuffer,nSize*sizeof
(char
));

}

这样，定义新对象，并用已有对象初始化新对象时，CExample(const
CExample&
RightSides)将被调用，而已有对象用别名RightSides传给构造函数，以用来作复制。

原则上，应该为所有包含动态分配成员的类都提供拷贝构造函数。

拷贝构造函数的另一种调用。

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

}

还有一种情况，也是与临时对象有关的

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:指针的值被丢弃了，但指针指向的内容并未释放。指针的值被复制了，但指针所指内容并未复制。

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"="

}

为了更好地理解拷贝构造函数，我也来说两句：

1、为什么要有拷贝构造函数，它跟构造函数有什么区别？

答：拷贝构造函数其实也是构造函数，只不过它的参数是const
的类自身的对象的引用。如果类里面没有指针成员（该指针成员指向动态申请的空间），是没有必要编写拷贝构造函数的
。

我们知道，如果有一个类CObj，它已经产生了一个对象ObjA，现在又用CObj去创建ObjB，如果程序中使用语句ObjB =
ObjA;也就是说直接使用ObjA的数据给ObjB赋值。这对于一般的类，没有任何问题，但是如果CObj里面有个char
* pStr的成员，用来存放动态申请的字符串的地址，在ObjA中使用new
方法动态申请了内存并让ObjA.pStr指向该申请的空间，在OjbB =
OjbA之后，ObjA.pStr和ObjB.pStr将同时指向那片空间，这样到导致了谁也不知道到底该由谁来负责释放那块空间，很有可能导致同一块内存被释放两次。

使用拷贝构造函数，先申请ObjA.pStr所指向的空间大小的空间，然后将空间内容拷贝过来，这样就不会同时指向同一块内存，各自有各自申请的内存，各自负责释放各自申请的内存，从而解决了刚才的问题。所以这里的“拷贝”拷贝的是动态申请的空间的内容，而不是类本身的数据。另外注意到，拷贝构造函数的参数是对象的引用，而不是对象的指针。至于为什么要用引用，不能够用指针暂时还没有搞明白，等搞明白了再说。

2、为什么要对=赋值操作符进行重载？

答：接上面的例子，用户在使用语句ObjB =
ObjA的时候，或许ObjB的pStr已经指向了动态申请的空间，如果直接简单将其指向的地址覆盖，就会导致内存泄露，所以需要对=赋值操作符进行重载，在重载函数中判断pStr如果已经指向了动态申请的空间，就先将其释放。

3、拷贝构造函数和=赋值操作符重载的关系。

答：从原文的例子中可以看出，=赋值操作符重载比拷贝构造函数做得要多，它除了完成拷贝构造函数所完成的拷贝动态申请的内存的数据之外，还释放了原本自己申请的内存空间。所以原文最后给出的拷贝构造函数的实现可以使用=赋值操作符的重载来完成。

4、拷贝构造函数何时被调用？

a.对象的直接赋值也会调用拷贝构造函数（既然有了=赋值操作符重载，为什么还要调用拷贝构造函数？）；

b.函数参数传递只要是按值传递也调用拷贝构造函数；

c.函数返回只要是按值返回也调用拷贝构造函数。

5、如问题4的回答中所提问的，既然有了=赋值操作符重载，为什么还要调用拷贝构造函数？

答：写个小程序测试一下。