从零开始学C++之构造函数与析构函数(三):深拷贝与浅拷贝、空类与空数组

一、深拷贝与浅拷贝

说得简单点,假设一个类有指针成员,如果在拷贝的时候顺带连指针指向的内存也分配了,就称为深拷贝,如下图(v2 从 v 拷贝而来):

如果只是分配指针本身的内存,那就是浅拷贝,如下图:

浅拷贝造成的问题是有两个指针指向同块内存,delete 其中一个指针,那么剩下的指针将成为野指针。编译器合成的默认拷贝构造函数和赋值运算符是浅拷贝的,如果只是普通成员的赋值,浅拷贝也是可以的。

#ifndef _STRING_H_
#define _STRING_H_

class String
{
public:
    String(char *str = "");
    ~String();
    String(const String &other);
    String &operator=(const String &other);



    void Display();

private:
    char *AllocAndCpy(char *str);

    char *str_;
};

#endif // _STRING_H_
#include "String.h"
//#include <string.h>
#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;

String::String(char *str/* = */)
{
    str_ = AllocAndCpy(str);
}

String::~String()
{
    delete[] str_;
}

String::String(const String &other)
{
    str_ = AllocAndCpy(other.str_);
}

String &String::operator =(const String &other)
{
    if (this == &other)
        return *this;

    delete[] str_;
    str_ = AllocAndCpy(other.str_);
    return *this;
}

char *String::AllocAndCpy(char *str)
{
    int len = strlen(str) + 1;
    char *tmp = new char[len];
    memset(tmp, 0, len);
    strcpy(tmp, str);
    return tmp;
}

void String::Display()
{
    cout << str_ << endl;
}
#include "String.h"

int main(void)
{
    String s1("AAA");
    s1.Display();
    String s2 = s1;     // 调用拷贝构造函数
    // 系统提供的默认拷贝构造函数实施的是浅拷贝 s2.str_ = s1.str_

    String s3;
    s3.Display();
    s3 = s2;            // 调用等号运算符
    // 系统提供的默认等号运算符实施的是浅拷贝 s3.str_ = s2.str_;
    // s3.operator=(s2);
s3.Display();
    // 要让对象是独一无二的,我们要禁止拷贝
    // 方法是将拷贝构造函数与=运算符声明为私有,并且不提供它们的实现
    return 0;
}

上面程序中String 类有一个char* str_ 成员,故实现了深拷贝,这样不会造成内存被释放两次的错误,或者修改指针指向的内存会影响另一个对象的错误。此外,如果我们想让对象是独一无二的,需要禁止拷贝,只需要将拷贝构造函数和等号运算符声明为私有,并且不提供它们的实现。

注意:在编写派生类的赋值函数时,不要忘记对基类的数据成员重新赋值,可以通过调用基类的赋值函数来实现,比如在

Derived& Derived::operator=(const Derived& other) { } 中调用Base::operator=(other);

注:尽量不要把 string 类型变量当作结构体成员,因为有些函数对整个结构体进行拷贝时默认就是 memcpy,即对于 string 变量来说只拷贝了指针,这可能会造成一些莫名其妙的bug,比如指针地址被重用而导致指针指向的内容可能被覆盖重写。--踩过的坑

二、空类与空数组

空类默认产生的成员:

class Empty {}; Empty(); // 默认构造函数 Empty( const Empty& ); // 默认拷贝构造函数 ~Empty(); // 默认析构函数 Empty& operator=( const Empty& );  // 默认赋值运算符 Empty* operator&();               // 取址运算符 const Empty* operator&() const;    // 取址运算符 const

#include <iostream>
using namespace std;

class Empty
{
public:
    Empty *operator&()
    {
        cout << "AAAA" << endl;
        return this;
    }

    const Empty *operator&() const
    {
        cout << "BBBB" << endl;
        return this;
    }
};

int main(void)
{
    Empty e;
    Empty *p = &e;      // 等价于e.operator&();

    const Empty e2;
    const Empty *p2 = &e2;

    cout << sizeof(Empty) << endl;

    return 0;
}

单步调试一下,可以看到分别调用了两个取地址运算符函数,而且空类的大小为1个字节。

体会一下下面的程序结果:

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a[0];
    class B {};
    struct C
    {
        int  m;
        int  n;
        char buffer[];
    };
    class D
    {
        int  s[0];
    };

    cout << "sizeof(a)=" << sizeof(a) << endl; //0
    cout << "B{}=" << sizeof(B) << endl; //1
    cout << "C=" << sizeof(C) << endl; //8
    cout << "D=" << sizeof(D) << endl; //0

    return 0;
}

参考:

C++ primer 第四版 Effective C++ 3rd C++编程规范

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