C++中拷貝構造函數(shù)的應用詳解
一、C++中拷貝構造函數(shù)的定義:
有一個參數(shù)的類型是其類類型的構造函數(shù)是為拷貝構造函數(shù)。
如下所示:
X::X( const X& x); Y::Y( const Y& y, int =0 ); //可以是多參數(shù)形式,但其第二個即后繼參數(shù)都有一個默認值
二、拷貝構造函數(shù)的應用:
當一個類對象以另一個同類實體作為初值時,大部分情況下會調(diào)用拷貝構造函數(shù)。 一般是這三種具體情況:
1.顯式地以一個類對象作為另一個類對象的初值,形如X xx=x;
2.當類對象被作為參數(shù)交給函數(shù)時。
3.當函數(shù)返回一個類對象時。
后兩種情形會產(chǎn)生一個臨時對象。
三、C++中編譯器何時合成拷貝構造函數(shù)
并不是所有未定義有拷貝構造函數(shù)的類編譯器都會為其合成拷貝構造函數(shù),編譯器只有在必要的時候才會為其合成拷貝構造函數(shù)。所謂必要的時刻是指編譯器在普通手段無法完成解決“當一個類對象以另一個同類實體作為初值”時,才會合成拷貝構造函數(shù)。也就是說,當常規(guī)手段能解決問題的時候,就沒必要動用非常規(guī)手段。
如果一個類沒有定義拷貝構造函數(shù),通常按照“成員逐一初始化(Default Memberwise Initialization)”的手法來解決“一個類對象以另一個同類實體作為 初值”——也就是說把內(nèi)建或派生的數(shù)據(jù)成員從某一個對象拷貝到另一個對象身上,如果數(shù)據(jù)成員是一個對象,則遞歸使用“成員逐一初始化(Default Memberwise Initialization)”的手法。
成員逐一初始化(Default Memberwise Initialization)具體的實現(xiàn)方式則是位 逐次拷貝(Bitwise copy semantics)1。也就是說在能使用這種常規(guī)方式 來解決“一個類對象以另一個同類實體作為初值”的時候,編譯器是不需要合成拷 貝構造函數(shù)的。但有些時候常規(guī)武器不那么管用,我們就得祭出非常規(guī)武器了 ——拷貝構造函數(shù)。有以下幾種情況之一,位逐次拷貝將不能勝任或者不適合來完成“一個類對象以另一個同類實體作為初值”的工作。此時,如果類沒有定義拷貝 構造函數(shù),那么編譯器將必須為類合成一個拷貝構造函數(shù)。
當類內(nèi)含一個成員對象,而后者的類聲明有一個拷貝構造函數(shù)時(不論是設 計者定義的還是編譯器合成的)。
當類繼承自一個聲明有拷貝構造函數(shù)的類時(同樣,不論這個拷貝構造函數(shù) 是被顯示聲明還是由編譯器合成的)。
四、類中聲明有虛函數(shù)
當類的派生串鏈中包含有一個或多個虛基類。
對于前兩種情況,不論是基類還是對象成員,既然后者聲明有拷貝構造函數(shù)時, 就表明其類的設計者或者編譯器希望以其聲明的拷貝構造函數(shù)來完成“一個類對象 以另一個同類實體作為初值”的工作,而設計者或編譯器這樣做——聲明拷貝構造函 數(shù),總有它們的理由,而通常最直接的原因莫過于因為他們想要做一些額外的工 作或“位逐次拷貝”無法勝任。
對于有虛函數(shù)的類,如果兩個對象的類型相同那么位逐次拷貝其實是可以勝任的。但問題將出現(xiàn)在,如果基類由其繼承類進行初始化時,此時若按照位逐次拷貝來完成這個工作,那么基類的vptr將指向其繼承類的虛函數(shù)表,這將導致無法預料的后果——調(diào)用一個錯誤的虛函數(shù)實體是無法避免的,輕則帶來程序崩潰,更糟糕的問題可能是這個錯誤被隱藏了。所以對于有虛函數(shù)的類編譯器將會明確的使被 初始化的對象的vptr指向正確的虛函數(shù)表。因此有虛函數(shù)的類沒有聲明拷貝構造 函數(shù),編譯將為之合成一個,來完成上述工作,以及初始化各數(shù)據(jù)成員,聲明有 拷貝構造函數(shù)的話也會被插入完成上述工作的代碼。
對于繼承串鏈中有虛基類的情況,問題同樣出現(xiàn)在繼承類向基類提供初值的情況, 此時位逐次拷貝有可能破壞對象中虛基類子對象的位置。
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