12.1.2 隐式成员函数
StringBad 类中的问题是由自动定义的脑式成员通数引起的,这种函数的行为与类设计不符。兵体来说,
C++自动提供了下面这些成员函数:
● 默认构造函数。如果没有定义构造函数。
● 复制构造函数。如果没有定义。
● 赋值操作符,如果没有定文。
默认析构函数,如果没有定文。
地址操作符,如果没有定义。
更准确地说,编译器将生成上述最后4个函数的定义 -- 如果程序使用对象的方式要求这样做。例如,
如果您将个对象赋给另一个对象,编译器将提供賦值操作符的定义。
结果表明,StringBad类中的问题是由隐式复制构造函数和隐式赋值操作符引起的。
隐式地址操作符返回调用对象的地址(即this指针的值)。这与我们的初衷是一致的,在此将不详细讨
论该成员函数。默认析构函数不执行任何操作,因此这里也不讨论它,不过需要指出的是,这个类已经提
供默认构造函数。至于其也成员函数还需要进一步计论。
1. 默认构造函社
如果没有提供任何构造函数,C++将创建默认构造函数。例如,假如定义了一个Klank类,但没有提
供任何构量函数,则编译器将提供下述默认构造函数;
Klunk :: Klunk() | // implicit default constructor
也就是说,编译器将提供-个不接受任何参数,也不执行任何操作的构造函数,这是因为创建对象时
总是会调用构进函数:
Klunk lonki // invokes default conatruetor
默认构迹涵数使Lunk类似于一个常规的自动变量,也就是说,它的值在初始化时是未知的。
如果定义了构造函数,C++将不会定义默认构造函数。如果希望在创建对象时显式地对它进行初始化,
或需要创建对象数组时,則必须显式地定义默认构造函数。这种构造函数没有任何参数,但可以使用它来
设置特定的值:
Klunk :: Klunk() // expliest defawlt constructor
klunk ct m D:
// constructor $1
// cleatly matches Klunt(int n)
// could match either comstructor
带参数的构造函数也可以是默认构造函数,只要所有参数都有默认值。例如,Klunk类可以包含下述
内联构造函数;
Klunk (int n = 0) [ klunk_ct = n: )
但只能有一个默认构造函数。也就是说,不能这样做;
Klunk()| klunk ct = D ]
Klunk (int m - 0) | klunk ct = n: | // ambiguous constrootor #2
这为何有二义性呢?请看下面两个声明;
Klunk kar [1D);
Klunk bos;
第二:个声明既与构造函数1(没有参数)匹配,也与构造函数2(使用默认参数0)匹配。这将导致编
详器发出一条错误消息。
2. 复制构造函教
复制构造函数用于将一个对象复制到新创建的对象中。也就是说,它用于初始化过程中,而不是常规
的赋值过程中。类的复制构造函数原型通常如下:
Class nane (conat Class_name 6) :
它接受·个指向类对象的常量引用作为参数。例如,String类的复制构造函数的原型如下:
StrimgBad (oonst Steinghad 5) :
对于复制构造函数,需要知道两点:何时调用和有何功能。
{1]何时调网复制构造函数
新建一个对象并将其初始化为同类现有对象时,复制构造函数都将被调用。这在很多情况下都可能发
生,最常见的情况是将新对象显式地初始化为现有的对象,例如,假设motto是一个StringBad对象,则下
面4种声明都将调用复制构造函数:
StringBad ditto (motto); // calls StringBad (const Stringhad 6)
StringBad metoo = motto: // calls StringBad (Cenat StringBad &)
StringBad also - StringBad (motto)
// calls StringBad (const StringBad &)
StringBad * pStringBad = new Stringhad (motto)
// calls StringBad (const StringBad 5)
其中中间的2种声明可能会使用复制构造函数直接创建metoo和also,也可能使用复制构造函数生成
一个临时对象,然后将临时对象的内容赋给metoo和also,这取决于具体的实现。最后一种声明使用 motto
初始化一个匿名对象,并将新对象的地址赋给 pstring 指针。
每当程序生成了对象副本时,编译器都将使用复制构造函数,具体地说,当函数按值传递对象(如程
序清单 12.3 中的callme2()或函数返回对象时,都将使用复制构造函数。记住,按值传递意味着创建原
始变量的一个副本。编译器生成临时对象时,也将使用复制构造函数。例如,将3个Vector对象相加时,
编译器可能生成临时的Vector对象来保存中间结果。何时生成临时对象随编译器而异,但无论是哪种编译
器,当技值传递和返回对象时,都将调用复制构造函数。具体地说,程序清单12.3中的函数调用将调用下
面的复制构造函数;
callme2 (headline2) .
程序使用复制构造函数初始化sb -- callme2(函数的StringBad型形参。
由于按值传递对象将调用复制构造函数,因此应该按引用传递对象。这样可以节省调用构造面数的时
间以及存储新对象的空间。
〔2|复制构造函数的功能
默认的复制构造函数逐个复制非静态成员(成员复制也称为浅复制),复制的是成员的值。在程序清单
12.3中,下述语句:
Streinghad sailor = sports:
与下面的代码等效(只是由于私有成员是无法访问的,因此这些代码不能通过编译);
Stringbad sailor:
sailor.atr = aports.stri
sailor.len = sports.lem
如果成员本身就是类对象,则将使用这个类的复制构造函数来复制成员对象。静态函数(如
mum_strings)不受影响,因为它们属于整个类,而不是各个对象。图12.2说明了隐式复制构造函数执行的
操作。
3. 复制构造晶数的哪里出了问题
现在介绍程序清单 12.3 的两个异常之处(假设输出为该程序清单后面列出的)。首先,程序的输出表
明,析构函数的调用次数比构造函数的调用次数多2,原因可能是程序确实使用默认的复制构造函数另外
创建了两个对象。当callme2(被调用时,复制构造函数被用来初始化callme2(的形参,还被用来将对象
sailor初始化为对象sports。默认的复制构造函数不说明其行为,因此它不指出创建过程,也不增加计数器
nam_strings的值。但析构函数更新了计数,并且在任何对象过期时都将被调用,而不管对象是如何被创建
的。这是一个问题,因为这意味着程序无法准确地记录对象计数。解决办法是提供一个对计数进行更新的
显式复制构造函数:
String :: String (const String & s)
num_strings++:
... // important stuff to go here
提示:如果类中包含这样的静态数据成页,即其值将在新对象被创建时发生变化,则应该提供一个足
式复制构造函教来处理计数问题。
第二个异常之处更微妙,也更危险,其表现之一是字符串内容出现乱码;
headline2: D04
另一个表现是,使用许多编译器对其进行编译后,运行时将异常终止。例如 Microsoft Visual C++7.1
(调试模式)显示一个错误消息窗口,指出调试断言失败,而gpp发出通用保护错误。其他系统可能提供不
同的消息,甚至不提供任何消息,但程序中的错误是相同的。
原因在于隐式地复制构造函数是按值进行复制的。例如,对于程序清单12.3,隐式地复制构造函教的
功能相当于:
sailor.stt = sport.str.
这里复制的并不是字符串,而是一个指向字符串的指针。也就是说。将sailce 初始化为spodts后,得
到的是两个指向同一个字符率的指针。当operator << ()函数使用指针来显示字符串时,这并不会出现问题。
但当析构函数被调用时,这将引发问题,析构函数StringBad释放str指针指向的内存,因此释故sailor.的
效果如下:
delete || sallor.stri
sailor.str 指针指向“Spinach Leaves Bowl for Dollars”,因为它被赋值为sports.str,而 sports.str指向的
正是上述字符串。所以delete 语句将释放字符串“Spinach Leaves Bowl for Dollars”占用的内存。
然后,释放sports的效果如下:
delete [] sports.str: // etfect is undefined
sports.str 指向的内存已经被 sailor的析构函数释放,这将导致不确定的、可能有害的后果。程序清单
12.3中的程序生成受损的字符串,这通常是内存管理不善的表现。
4. 使用显式复制构造函教未解决问题
解决类设计中这种问题的方法是进行深度复制(deep copy)。也就是说,复制构造函数应当复制字符
非并将副本的地址赋给str成员,而不仅仅是复制字符串地址。这样每个对象都有自己的字符串,而不是引
用另一个对象的字符串。调用析构函数时都将释放不同的字符串,而不会试图去释放已经被释放的字符串。
可以这样编写String的复制构造函数:
// delete the string that ditto.str points to
StringBad :: StrimgBad (const StringBad & at)
// handle static member ypdate
// sare length
J/ allot space
// copy string to new Location
cout << nom_stringa << ", \"* << atr
<< "\" object crestedin": // For Your Information
必须定义复制构造函数的原因在于,一些类成员是使用new初始化的、指向数据的指针,而不是数据
本身。图12.3说明了深度复制。
num_strings++:
len = at.lem:
atr = new char (1en + 1]:
atd :: strepy (str. st.str);
警告:如果类中包含了使用new初始化的指针成员,应当定义一个复制构造函数,以复制指向的数据,
而不是指针,这被称为深度复制。复制的另一种形式(成员复制或浅复制)只是复制指针值。浅复制仪浅
浅地复制指针信息,而不会深入“挖掘”来复制指针引用的结构。