C++笔记：复制控制

复制控制

定义一个新类型的时候，需要显式或隐式地指定复制、赋值和撤销该类型的对象时会发生什么，这是通过定义特殊成员:复制构造函数、赋值操作符和 析构函数来达到的。如果没有显式定义复制构造函数或赋值操作符，编译器(通常)会为我们定义。
复制构造函数、赋值操作符和析构函数总称为复制控制。编译器自动实现这些操作，但类也可以定义自己的版本。
编译器合成的复制控制函数是非常精练的，它们只做必需的工作。但对某些类而言，依赖于默认定义会导致灾难。实现复制控制操作最困难的部分，往往在于识别何时需要覆盖默认版本。有一种特别常见的情况需要类定义自己的复制控制成员的:类具有指针成员。

复制构造函数

复制构造函数是一种特殊构造函数，具有单个形参，该形参(常用const修饰)是对该类类型的引用。与默认构造函数一样 ，复制构造函数可由编译器隐式调用。

使用复制构造函数

• 根据另一个同类型的对象显式或隐式初始化一个对象。
• 复制一个对象将它作为实参传给一个函数。
• 从函数返回时复制一个对象。
• 初始化顺序容器中的元素。[Code3]
• 根据元素初始化式列表初始化数组元素。[Code4]

对象的定义形式

• C++支持两种初始化形式：直接初始化和复制初始化。复制初始化使用“＝”符号，而直接初始化将初始化式放在圆括号中。
• 当用于类类型对象时，初始化的复制形式和直接形式有所不同。[Code1]
  • 直接初始化直接调用与实参匹配的构造函数
  • 复制初始化首先使用指定构造函数创建一个临时对象，然后用复制构造函数将那个临时对象复制到正在创建的对象。
• 支持初始化的复制形式主要是为了与C的用法兼容。当情况许可时，可以允许编译器跳过复制构造函数直接创建对象，但编译器没有义务这样做。
• 通常直接初始化和复制初始化仅在低级别优化上存在差异。
• 对于不支持复制的类型，或者使用explicit构造函数，不能进行复制初始化。[Code2]

合成的复制构造函数

• 没有定义复制构造函数，编译器就会为我们合成一个。与合成的默认构造函数不同，即使我们定义了其他构造函数，也会合成复制构造函数。
• 合成复制构造函数的行为是，执行逐个成员初始化，将新对象初始化为原对象的副本。
  • 编译器将现在对象的每个非static成员，依次复制到正创建的对象。只有一个例外，每个成员的类型决定了复制该成员的含义。
  • 合成复制构造函数直接复制内置类型成员的值，类类型成员使用该类的复制构造函数进行复制。
  • 数组成员的复制是个例外。虽然一般不能复制数组，但如果一个类具有数组成员，则合成复制构造函数将复制数组的每一个元素。

定义自己的复制构造函数

• 复制构造函数就是接受单个类类型引用形参(通常用const修饰)的构造函数Foo(const Foo&)
• 因为用于向函数传递对象和从函数返回对象，该构造函数一般不应设置为explicit
• 合成复制构造函数只完成必要的工作。只包含类类型成员或内置类型(但不是指针类型)成员的类，无须显式地定义复制构造函数，也可以复制。
• 有些类必须定义复制构造函数对复制对象时发生的事情加以控制。
  • 类有一个数据成员是指针，或者有成员表示在构造函数中分配的其他资源。
  • 类在创建新对象时必须做一些特定工作。
• 如果定义了复制构造函数，也必须定义默认构造函数。

禁止复制

• 为了防止复制，类必须显式声明其复制构造函数为private。如果不定义复制构造函数，编译器将合成一个。
• 然而，类的友元和成员仍可以进行复制。如果想要连友元和成员中的复制也禁止，就可以声明一个(private)复制构造函数但不对其定义。
  • 声明而不定义成员函数是合法的，但是，使用未定义成员的任何尝试将导致链接失败。通过声明(但不定义)private复制构造函数，可以禁止任何复制类类型对象的尝试：用户代码中复制尝试将在编译时标记为错误，而成员函数和友元中的复制尝试将在链接时导致错误。

赋值操作府

与构造函数一样，赋值操作符可以通过指定不同类型的右操作数而重载。右操作数为类类型的版本比较特殊：如果我们没有编写这种版本，编译器将为我们合成一个。Sales_item trans， accum;trans = accum;

合成的赋值操作符

• 合成赋值操作符与合成复制构造函数的操作类似。它会执行逐个成员赋值: 右操作数对象的每个成员赋值给左操作数对象的对应成员。除数组之外，每个成员用所属类型的常规方式进行赋值。对于数组，给每个数组元素赋值。[Code5]
• 一般而言，如果类需要复制构造函数，它也会需要赋值操作符。

析构函数

是构造函数的互补：当对象超出作用域或动态分配的对象被删除时，将自动应用析构函数。析构函数可用于释放对象时构造或在对象的生命期中所获取的资源。不管类是否定义了自己的析构函数，编译器都自动执行类中非static数据成员的析构函数。

• 析构函数的调用

  • 撤销类对象时会自动调用析构函数
  • 动态分配的对象只有在指向该对象的指针被删除时才撤销
  • 当对象的引用或指针超出作用域时，不会运行析构函数。只有删除指向动态分配对象的指针或实际对象(而不是对象的引用)超出作用域时，才会运行析构函数。
  • 撤销一个容器(不管是标准库容器还是内置数组)时，也会运行容器中的类类型元素的析构函数，容器中的元素总是按逆序撤销。

•  什么时候需要编写显式的析构函数

  • 释放资源或者设计者希望在该类对象的使用完毕之后执行的操作
  • 如果类需要析构函数，则它也需要赋值操作符和复制构造函数，这是一个有用的经验法则。
• 合成析构函数
  • 与复制构造函数或赋值操作符不同，编译器总是会为我们合成一个析构函数。合成析构函数按对象创建时的逆序撤销每个非static成员，因此，它按成员在类中声明次序的逆序撤销成员。
  • 合成析构函数并不删除指针成员所指向的对象。
• 编写析构函数
  • 析构函数是个成员函数，它的名字是在类名字之前加上一个代字号(~)，它没有返回值，没有形参。因为不能指定任何形参，所以不能重载析构函数。
  • 虽然可以为一个类定义多个构造函数，但只能提供一个析构函数，应用于类的所有对象
  • 析构函数与复制构造函数或赋值操作符之间的一个重要区别是，即使我们编写了自己的析构函数，合成析构函数仍然运行。[Code6]

Code

Code1：类类型的直接初始化和复制初始化

string null_book = "9-999-99999-9"; // copy-initialization  
string dots(10， ‘.‘); // direct-initialization  

string empty_copy = string(); // copy-initialization  
string empty_direct; // direct-initialization

ifstream file1("filename"); // ok: direct initialization 
ifstream file2 = "filename"; // error: copy constructor is private 
// This initialization is okay only if the Sales_item(const string&) constructor is not explicit 
Sales_item item = string("9-999-99999-9");

/*复制构造函数可用于初始化顺序容器中的元素。例如，可以用表示容量的单 个形参来初始化容器。容器的这种构造方式使用默认构造函数和复制构造函数*/
 // default string constructor and five string copy constructors invoked
 vector<string> svec(5);
/*编译器首先使用 string 默认构造函数创建一个临时值来初始化 svec，然 后使用复制构造函数将临时值复制到 svec 的每个元素。*/

/*如果没有为类类型数组提供元素初始化式，则将用默认构造函数初始化每个 元素。然而，如果使用常规的花括号括住的数组初始化列表(第 4.1.1 节)来 提供显式元素初始化式，则使用复制初始化来初始化每个元素。根据指定值创建 适当类型的元素，然后用复制构造函数将该值复制到相应元素:*/
Sales_item primer_eds[] = { string("0-201-16487-6")，
                             string("0-201-54848-8")，
                             string("0-201-82470-1")，
                             Sales_item()
                           };
/*如前三个元素的初始化式中所示可以直接指定一个值，用于调用元素类型的 单实参构造函数。如果希望不指定实参或指定多个实参，就需要使用完整的构造 函数语法，正如最后一个元素的初始化那样。*/

// equivalent to the synthesized assignment operator
Sales_item&
Sales_item::operator=(const Sales_item &rhs)
{
isbn = rhs.isbn; // calls string::operator= 
units_sold=rhs.units_sold; //uses built-in int assignment 
revenue = rhs.revenue; //uses built-in double assignment
return *this;
}
/*合成赋值操作符根据成员类型使用适合的内置或类定义的赋值操作符，依次给每个成员赋值，该操作符返回 *this，它是对左操作数对象的引用。*/

class Sales_item {
     public:
     // empty; no work to do other than destroying the members，which happens automatically
     ~Sales_item() { }
     // other members as before
};
/*撤销 Sales_item 类型的对象时，将运行这个什么也不做的析构函数，它执 行完毕后，将运行合成析构函数以撤销类的成员。合成析构函数调用 string 析 构函数来撤销 string 成员，string 析构函数释放了保存 isbn 的内存。 units_sold 和 revenue 成员是内置类型，所以合成析构函数撤销它们不需要做什么。*/

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C++笔记：复制控制

原文：http://blog.csdn.net/liufei_learning/article/details/21312701