C++ | 构造函数,拷贝构造函数,赋值函数(运算符),构造函数初始化列表

C++中一般创建对象,拷贝或赋值的方式有构造函数拷贝构造函数赋值函数这三种方法。拷贝构造函数使用已有的对象创建一个新的对象,赋值运算符是将一个对象的值复制给另一个已存在的对象。区分是调用拷贝构造函数还是赋值运算符,主要是否有新的对象产生

1、构造函数

① 构造函数是一种特殊的类成员函数, 是当创建一个类的对象时,它被调用来对类的数据成员进行初始化和分配内存 。(构造函数的命名必须和类名完全相同

② 首先说一下一个C++的空类,编译器会加入哪些默认的成员函数

  • 默认构造函数
  • 拷贝构造函数
  • 析构函数
  • 赋值函数(赋值运算符)
  • 取值函数

**即使程序没定义任何成员,编译器也会插入以上的函数!

注意构造函数可以被重载,可以多个,可以带参数;析构函数只有一个,不能被重载,不带参数

③ 默认构造函数没有参数,什么事也不做。

④下面代码为构造函数重载的实现

class Person  
{    
public:
    Person()   
    {  
        cout<<”无参构造函数”<<endl;  
    }  
    Person(int i):m_i(i) {}  //初始化列表  
private:
    int m_i;
}

2、拷贝构造函数和赋值运算符

① 拷贝构造函数是C++独有的,它是一种特殊的构造函数,用基于同一类的一个对象构造和初始化另一个对象。

② 在默认情况下(用户没有定义,但是也没有显式的删除),编译器会自动的隐式生成一个拷贝构造函数和赋值运算符。但用户可以使用delete来指定不生成拷贝构造函数和赋值运算符,这样的对象就不能通过值传递,也不能进行赋值运算。

class Person
{
public:

    Person(const Person& p) = delete; //不生成拷贝构造函数

    Person& operator=(const Person& p) = delete; //不生成赋值运算符

private:
    int age;
    string name;
};

上面的定义的类Person显式的删除了拷贝构造函数和赋值运算符,在需要调用拷贝构造函数或者赋值运算符的地方,会提示无法调用该函数,它是已删除的函数。


③还有一点需要注意的是,拷贝构造函数必须以引用的方式传递参数。这是因为,在值传递的方式传递给一个函数的时候,会调用拷贝构造函数生成函数的实参。如果拷贝构造函数的参数仍然是以数值的方式,就会无限循环的调用下去,直到函数的栈溢出。

3、调用场合

① 拷贝构造函数和赋值运算符的行为比较相似,都是将一个对象的值复制给另一个对象;但是其结果却有些不同,拷贝构造函数使用传入对象的值生成一个新的对象的实例,而赋值运算符是将对象的值复制给一个已经存在的实例。这种区别从两者的名字也可以很轻易的分辨出来,拷贝构造函数也是一种构造函数,那么它的功能就是创建一个新的对象实例;赋值运算符是执行某种运算,将一个对象的值复制给另一个对象(已经存在的)。调用的是拷贝构造函数还是赋值运算符,主要是看是否有新的对象实例产生。如果产生了新的对象实例,那调用的就是拷贝构造函数;如果没有,那就是对已有的对象赋值,调用的是赋值运算符。拷贝构造函数是一个对象初始化一块内存区域,这块内存就是新对象的内存区,而赋值函数是对于一个已经被初始化的对象来进行赋值操作。

 ② 调用拷贝构造函数主要有以下场景:

    • 对象作为函数的参数,以值传递的方式传给函数。 
    • 对象作为函数的返回值,以值的方式从函数返回
    • 使用一个对象给另一个对象初始化

③ 什么时候编译器会生成默认的拷贝构造函数:

A. 如果用户没有自定义拷贝构造函数,并且在代码中使用到了拷贝构造函数,编译器就会生成默认的拷贝构造函数。但如果用户定义了拷贝构造函数,编译器就不在生成。

B. 如果用户定义了一个构造函数,但不是拷贝构造函数,而此时代码中又用到了拷贝构造函数,那编译器也会生成默认的拷贝构造函数。

代码如下:

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 a;
    return a;
}

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;
}

上面代码中定义了一个类Person,显式的定义了拷贝构造函数和赋值运算符。然后定义了两个函数:f和f1。f,以值的方式参传入Person对象;f1,以值的方式返回Person对象。在main中模拟了5中场景,测试调用的是拷贝构造函数还是赋值运算符。执行结果如下:

分析如下:

  1. 这是虽然使用了"=",但是实际上使用对象p来创建一个新的对象p1。也就是产生了新的对象,所以调用的是拷贝构造函数。
  2. 首先声明一个对象p2,然后使用赋值运算符"=",将p的值复制给p2,显然是调用赋值运算符,为一个已经存在的对象赋值 。
  3. 以值传递的方式将对象p2传入函数f内,调用拷贝构造函数构建一个函数f可用的实参。
  4. 这条语句拷贝构造函数和赋值运算符都调用了。函数f1以值的方式返回一个Person对象,在返回时会调用拷贝构造函数创建一个临时对象tmp作为返回值;返回后调用赋值运算符将临时对象tmp赋值给p2.
  5. 按照4的解释,应该是首先调用拷贝构造函数创建临时对象;然后再调用拷贝构造函数使用刚才创建的临时对象创建新的对象p3,也就是会调用两次拷贝构造函数。不过,编译器也没有那么傻,应该是直接调用拷贝构造函数使用返回值创建了对象p3。

4、深拷贝、浅拷贝

① 通常,默认生成的拷贝构造函数和赋值运算符,只是简单的进行值的复制。例如:上面的Person类,字段只有int和string两种类型,这在拷贝或者赋值时进行值复制创建的出来的对象和源对象也是没有任何关联,对源对象的任何操作都不会影响到拷贝出来的对象。反之,假如Person有一个对象为int *,这时在拷贝时还只是进行值复制,那么创建出来的Person对象的int *的值就和源对象的int *指向的是同一个位置。任何一个对象对该值的修改都会影响到另一个对象,这种情况就是浅拷贝。

② 系统提供的默认拷贝构造函数工作方式是内存拷贝,也就是浅拷贝。如果对象中用到了需要手动释放的对象,则会出现问题,这时就要手动重载拷贝构造函数,实现深拷贝。

③ 深拷贝与浅拷贝:

浅拷贝:如果复制的对象中引用了一个外部内容(例如分配在堆上的数据),那么在复制这个对象的时候,让新旧两个对象指向同一个外部内容,就是浅拷贝。(指针虽然复制了,但所指向的空间内容并没有复制,而是由两个对象共用,两个对象不独立,删除空间存在)

深拷贝:如果在复制这个对象的时候为新对象制作了外部对象的独立复制,就是深拷贝。

④ 深拷贝和浅拷贝主要是针对类中的指针和动态分配的空间来说的,因为对于指针只是简单的值复制并不能分割开两个对象的关联,任何一个对象对该指针的操作都会影响到另一个对象。这时候就需要提供自定义的深拷贝的拷贝构造函数,消除这种影响。通常的原则是:

  • 含有指针类型的成员或者有动态分配内存的成员都应该提供自定义的拷贝构造函数
  • 在提供拷贝构造函数的同时,还应该考虑实现自定义的赋值运算符

对于拷贝构造函数的实现要确保以下几点:

  • 对于值类型的成员进行值复制
  • 对于指针和动态分配的空间,在拷贝中应重新分配分配空间
  • 对于基类,要调用基类合适的拷贝方法,完成基类的拷贝

5、构造函数列表初始化

初始化类的成员有两种方式,一是使用初始化列表,二是在构造函数体内进行赋值操作。使用初始化列表主要是基于性能问题,对于内置类型,如int, float等,使用初始化类表和在构造函数体内初始化差别不是很大,但是对于类类型来说,最好使用初始化列表,为什么呢?由上面的测试可知,使用初始化列表少了一次调用默认构造函数的过程,这对于数据密集型的类来说,是非常高效的。

构造函数初始化列表以一个冒号开始,接着是以逗号分隔的数据成员列表,每个数据成员后面跟一个放在括号中的初始化式。例如:

class CExample {
public:
    int a;
    float b;
    //构造函数初始化列表
    CExample(): a(0),b(8.8)
    {}
    //构造函数内部赋值
    CExample()
    {
        a=0;
        b=8.8;
    }
};

上面的例子中两个构造函数的结果是一样的。上面的构造函数(使用初始化列表的构造函数)显式的初始化类的成员;而没使用初始化列表的构造函数是对类的成员赋值,并没有进行显式的初始化。

初始化和赋值对内置类型的成员没有什么大的区别,像上面的任一个构造函数都可以。对非内置类型成员变量,为了避免两次构造,推荐使用类构造函数初始化列表。但有的时候必须用带有初始化列表的构造函数:

1.成员类型是没有默认构造函数的类。若没有提供显示初始化式,则编译器隐式使用成员类型的默认构造函数,若类没有默认构造函数,则编译器尝试使用默认构造函数将会失败。

2.const成员引用类型的成员。因为const对象或引用类型只能初始化,不能对他们赋值。 

对于没有默认构造函数的类,我们看一个例子。

struct Test1
{
    Test1(int a):i(a){}
    int i ;
};

struct Test2
{
    Test1 test1 ;
    Test2(Test1 &t1)
    {
        test1 = t1 ;
    }
};

以上代码无法通过编译,因为Test2类中Test1 test1;需要调用默认的构造函数,但是Test1类没有无参的构造函数,但是由于Test1没有默认的构造函数,故而编译错误。正确的代码如下,使用初始化列表代替赋值操作。

struct Test2
{
    Test1 test1 ;
    Test2(Test1 &t1):test1(t1){}
}

初始化列表的成员初始化顺序:

C++初始化类成员时,是按照声明的顺序初始化的,而不是按照出现在初始化列表中的顺序。

Example:

class CMyClass {
    CMyClass(int x, int y);
    int m_x;
    int m_y;
};

CMyClass::CMyClass(int x, int y) : m_y(y), m_x(m_y)
{
}

你可能以为上面的代码将会首先做m_y=I,然后做m_x=m_y,最后它们有相同的值。但是编译器先初始化m_x,然后是m_y,,因为它们是按这样的顺序声明的。结果是m_x将有一个不可预测的值。有两种方法避免它,一个是总是按照你希望它们被初始化的顺序声明成员,第二个是,如果你决定使用初始化列表,总是按照它们声明的顺序罗列这些成员。这将有助于消除混淆。

6、总结

拷贝构造函数和赋值运算符的行为比较相似,却产生不同的结果;拷贝构造函数使用已有的对象创建一个新的对象,赋值运算符是将一个对象的值复制给另一个已存在的对象。区分是调用拷贝构造函数还是赋值运算符,主要是否有新的对象产生。
关于深拷贝和浅拷贝。当类有指针成员或有动态分配空间,都应实现自定义的拷贝构造函数。提供了拷贝构造函数,最后也实现赋值运算符。


对象不存在,且没用别的对象来初始化,就是调用了构造函数;

对象不存在,且用别的对象来初始化,就是拷贝构造函数;

对象存在,用别的对象来给它赋值,就是赋值函数。

参考文献:

https://www.cnblogs.com/wangguchangqing/p/6141743.html

https://blog.csdn.net/hebbely/article/details/65437510

https://www.cnblogs.com/BlueTzar/articles/1223169.html

https://www.cnblogs.com/weizhixiang/p/6374430.html

发布了25 篇原创文章 · 获赞 17 · 访问量 3万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/Sherlock_Homles/article/details/83388491