C++-copy constructor、copy-assignment operator、destructor

2024-02-01 15:31:40

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对于一个类来说，我们把copy constructor、copy-assignment operator、move constructor、move-assignment operator、destructor统称为copy control。

今天我们先来聊聊其中的copy constructor、copy-assignment operator的destructor这三个。

copy constructor

copy constructor：一个constructor如果他的第一个参数是对类的引用，且其他的参数都有缺省值（default values）则，这是一个copy constructor。

1，第一个参数必须是引用类型，因为当我们把一个object当做参数传递给一个方法的非引用变量的时候会自动调用copy constructor方法，如果copy constructor自身的参数就是非引用类型的话，这个方法就会引起无限递归调用，然后你的程序就boomshakalaka~~。

2，一般我们会把第一个参数设成const，因为一般情况下不会对其进行修改，除非你另有打算。

3，因为copy constructor在很多情况下是默认调用的，如以下情况，所以一般不会把copy constructor设成explicit。

 std::string s;

 std::string s1 = s; //隐式调用了copy constructor

 std::string s2 = std::string(s1);//显式调用了copy constructor

 class Foo{

 public:

     Foo(const Foo&);

     //...

 };

何时发生copy constructor调用

为了弄清这个问题我们需要弄清另外一组概念：direct initialization 和copy initialization。

direct initialization：要求编译器按照一般的方法匹配（function matching）来选择要调用的方法。

copy initialization：要求编译器将右操作数拷贝到左操作数，有必要的话还会进行类型转换，这个过程会调用copy constructor或者move constructor（本文暂不介绍）。

 std::string s1("balabala");                       //direct initialization

 std::string s2(, 'a');                          //direct initialization

 std::string s3 = s2;                              //copy initialization

 std::string s4 = std::string(s3);                 //copy initialization

 std::string s5 = "const char* converts to string";//copy initialization

copy initialization发生的情况如下：

1，用=来初始化定义的变量时。

2，把一个object当做参数传递给一个方法的非引用变量的时。

3，方法返回一个非引用类型的object时。（返回时会首先生成一个临时object）

4，用花括号列表初始化一个数组或聚合类（aggregate class）成员时。

由于编译器带来的误解：

现在的编译器有时候会自动绕过copy constructor即编译器会把下面这一句话

std::Book book = "9-9-9-9";//假设Book是一个自定义的类

换成下面这个

std::Book book("9-9-9-9");

请注意在执行上上面两句语言是完全不一样的，第一句会首先调用Book（const char*）构造函数生成一个临时object然后再调用Book（const Book&）把临时object复制给book。而第二句话会直接调用Book（const char*）然后完事儿。如果你想验证他们的区别可以实现Book类并将Book（const Book&）设置成私有方法（防止编译器自动优化），之后你就会发现第一条语句无法执行了。

Copy-assignment operator

copy-assignment operator：写这个方法就是对=操作符进行重载。

1，copy-assignment operator的返回值一般是对其左操作数（left-hand operand）的引用，这是为了让object的行为更像内置类型而决定的。

 class Foo{

 public:

     Foo& operator=(const Foo&);

     //...

 };

何时发生copy-assignment operator调用

答案很显然是用到=操作符的时候啊，但是这里要注意的是

初始化的时候并不会调用copy-assignment operator

重要的事情说三遍，举例如下

 std::string s;

 std::string s1 = s;    //对s1进行初始化，调用的是copy constructor

 s1 = s;                //对s1进行赋值，调用的是copy-assignment operator

Destructor

Destructor：destructor有两个部分，function body和destruction part，前者由类的编写者写明需要做的内容，后者是隐式的，不需要程序员关心，在function body执行完后自动执行，会销毁类的非静态数据成员。

1，因为Destructor没有参数，所以它是不能被重载的

 class Foo{

 public:

     ~Foo();

     //...

 };

何时发生Destructor调用

1，当超出object 的作用域（scope）时。

2，容器销毁时（container），里面的元素（element）也会跟着调用自身的destructor从而销毁。

3，人为使用delete的时候。

4，由某个表达式创建的临时变量在这个表达式执行完后将自动调用destructor从而销毁。

5，类的成员如果自身有destructor，会在这个类销毁的时候调用自身的destructor。

关于编译器自动提供的版本（Synthesized）

Synthesized copy constructor：即使我们提供了其他版本的copy constructor，编译器仍然会提供这个版本的copy constructor给我们，它会依次复制非静态成员给被创建的object，对数组也能正常工作，对于class类型会调用它们自己的copy constructor。

Synthesized copy-assignment operator：行为和Synthesized copy constructor类似，依次把非静态成员复制给左操作数。

Synthesized destructor：destructor的function body为空。

关于何时我们需要自定义上述的三个方法

1，当需要destructor时，上述三给方法都是需要的。

2，当需要copy constructor时，copy-assignment operator也是需要的，反之亦然。

而当我们需要删除自己动态分配的内存时，就要用到destructor。

当我们需要进行深度复制时会用到另外两个，比如对指针指向的元素进行复制等等。

关于delete和default的用法

我们可以用default显示声明我们想要用默认版本的copy control，也可以用delete显示声明我们完全不需要这类方法来达到禁止这个object进行相关的复制和赋值操作。

1，我们能delete除了destructor以外的所有方法来达到显示告知这个object不能进行相关操作的目的，delete只能写在一次声明出现的地方。

2，我们能对所有有默认版本的函数用default显示声明我们需要这个默认版本，default可以写在方法声明的地方也可以写在方法定义的地方。

 class Foo{

 public:

     Foo() = default;                     //显式说明使用默认版本

     Foo(const Foo&) = delete;            //delete copy constructor

     Foo& operator=(const Foo&) = delete; //delete copy-assignment operator

     ~Foo() = default;                    //显式说明使用默认版本

     void myFuntion() = delete;           //delete自己的方法

     //...

 };

参考资料：《C++ primer 英文第五版》

码农公寓

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