C++:构造/析构/赋值运算(Effective C++)

简介: C++:构造/析构/赋值运算(Effective C++)

写在前面

这是对Effective C++这本书中的部分内容进行的总结以及代码实践,主要是记录一些对我印象深刻的,确实能改善程序的内容,和有需要实践验证加深印象的一部分实践和我自己的理解

05:了解C++默默编写并调用哪些函数

当我们创建了一个类后,即使这个类中并没有写任何成员函数,但是编译器依旧会为我们生成六个成员函数,也叫做六大默认成员函数

这六个成员函数分别为:

  1. 构造函数:用来完成初始化
  2. 析构函数:用来完成清理
  3. 拷贝构造:用来初始化对象
  4. 赋值重载:用来对象间的赋值
  5. 普通对象取地址重载:取地址操作符重载
  6. const对象取地址重载:取地址操作符重载

其中需要注意的是,编译器默认生成的构造函数是一个浅拷贝,只是把非静态成员进行值拷贝,关于浅拷贝和深拷贝前文有讲述,因此完全使用编译器生成的构造函数有时是不够的,需要我们自己完善编写

这里对静态成员变量也进行一下补充:

  • 静态成员变量是该类所有对象所共有的内容,在整个函数生命周期内只分配一次内存
  • 静态成员变量存储在全局变量区,与对象的创建销毁无关

因此编译器默认生成的拷贝构造函数只对non-static成员变量奏效

关于构造函数的建议:

编译器默认生成的构造函数是无参的版本,而在实际应用中常常需要用到带参数的构造函数,因此这里对于一个类来说,自己写一个全缺省的构造函数会便利很多

关于赋值操作符重载:

赋值重载函数也是默认成员函数,但编译器是可以拒绝的,只有当生出的代码合法,并且有适当机会证明有意义编译器才会生成

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
template <class T>
class nameobject
{
public:
  nameobject(string& name, const T& value)
    :namevalue(name)
    ,objectvalue(value)
  {}
private:
  string& namevalue;
  const T objectvalue;
};
int main()
{
  string newdog("Tom");
  string olddog("Jim");
  nameobject<int> a(newdog,1);
  nameobject<int> b(olddog,2);
  a = b;
  return 0;
}

对于上面的代码,编译器无法解析a=b究竟该如何解释,如果解释为将b中元素赋予给a,那么就违背了引用不能指向不同对象这一原则,编译器不知该如何进行操作,因此拒绝生成赋值重载函数,此时需要我们自己来完成这一函数

编译器可以暗自为class创建default构造函数、copy构造函数、copy assignment操作符,以及析构函数

06:若不想使用编译器自动生成的函数,就该明确拒绝

编译器默认会生成成员函数,但假设现在有这样的情景,我不允许外部使用类的时候调用拷贝构造和赋值重载函数,但如果我在类内不写编译器也会默认生成,此时应该如何解决?

解决方法是,将函数写到private类内

外部成员是不可以调用私有类成员的,因此将函数写到私有就可以解决这个问题

根据这个原理,可以考察一个有趣的面试题

如何定义一个只能在堆上或栈上生成对象的类?

  • 只能在堆上:将析构函数设置为私有,因为C++是静态绑定语言,编译器管理栈上对象的生命周期,编译器在为类对象分配栈空间时,会优先检查类的析构函数的可访问性,如果析构函数不可访问,就不能在栈上创建对象
  • 只能在栈上:将new和delete重载为私有,因为在堆上生成对象,使用new关键词操作,其过程分为两个阶段:首先new在堆上寻找可用内存,分配给对象,第二阶段利用构造函数生成对象。如果new操作设置为私有,那么第一阶段就无法完成,就不能在堆上生成对象

为驳回编译器自动提供的机能,可将相应的成员函数声明为private并且不予实现

10:令operator=返回一个reference to *this

这个条款比较简单,令赋值操作符返回一个reference to *this

这只是一个协议,并没有强制性,如果你不遵循它也不会报错,但是这样可以提高效率,同时也算是一个共识,我们最好随众

11:在operator=中处理"自我赋值"

赋值重载函数并没有想象那么简单,其中有很多小细节

如果有下面的代码:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class B
{
public:
  B(int a=0,int b=1)
    :_a(a)
    ,_b(b)
  {}
private:
  int _a;
  int _b;
};
class A
{
public:
  A()
  {
    tmp = new B;
  }
  A& operator=(const A& p)
  {
    delete tmp;
    tmp = new B(*p.tmp);
    return *this;
  }
private:
  B* tmp;
};
int main()
{
  A a1;
  A a2;
  a1 = a2;
  return 0;
}

现在来看是没有问题的,很正常的完成了赋值的操作,但事实上是有问题的

如果这里赋值重载函数中的*this和形参是同一个对象,那么此时在执行代码的时候就会销毁掉这个对象的内容,同时赋值的结果就会导致拥有一个被删除的对象,这是错误的行为

解决方案1

因此可以在函数前加一个if语句判断条件,如果形参和this指针相同,就直接返回this指针,这是一种解法

解决方案2

A& operator=(const A& p)
{
  B* cur = tmp;
  tmp = new B(*p.tmp);
  delete tmp;
  return *this;
}

交换一下语句的顺序,在复制前做到不要删除原来的数据即可避免这样的情况发生

解决方案3

但最好的方法,是利用所谓的copy-and-swap方法:

A& operator=(const A& p)
{
  A tmp(p);
  swap(tmp);
  return *this;
}

这相当于是一个很巧妙的方法,利用形参在类内直接构造出一个对象,再将这个对象和*this进行交换,则此时就把形参的数据很巧妙的拷贝到了this指针中,完成了赋值的目的,同时也解决了前面出现的问题

确保当对象自我赋值时operator=有良好的行为,其中技术包括比较“来源对象”和“目标对象”的地址、精心周到的语句顺序、以及copy-and-swap

确认任何函数如果操作一个以上的对象,而其中多个对象是同一个对象时,其行为仍然正确

12:复制对象时勿忘其每一个成分

当类内的私有成员增添了某些成员后,如果构造函数为自己构建,要补上对应的构造函数,编译器不会对此做出报错

Copying函数应该确保复制“对象内的所有成员变量”及“所有base class成分”

不要尝试以某个copying函数实现另一个copying函数,如果有重叠部分可以通过第三个函数调用

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