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浅谈类的几个基础构造函数

2018-11-20 03:15:03来源：博客园阅读 ()

通过例子来介绍下C++类的几个基础构造函数。

我们以一个C类型的字符串为例：

class myString
{
public:
    myString(const char* rhs = 0);                 // 默认（含参）构造函数
    myString(const myString& rhs);                 // 拷贝构造函数
    myString(myString&& rhs) noexcept;             // 移动构造函数

    myString& operator=(const myString& rhs);      // 拷贝赋值函数
    myString& operator=(myString&&) noexcept;      // 移动赋值函数

    ~myString();                                   // 析构函数

private:
    char* m_data;
};

（一）、我们定义一个myString类，仅包含一个char* 的指针。先来看看它的默认构造函数：

inline myString::myString(const char* rhs)
{
    if (rhs)
    {
        m_data = (char*)new char[strlen(rhs) + 1];
        strcpy_s(m_data,strlen(rhs)+1, rhs);
    }
    else
    {
        m_data = new char[1];
        *m_data = '\0';
    }
}

这里仅是申请了一块内存，对传入字符串进行了拷贝。

（二）、关于拷贝构造函数。拷贝构造函数是仅是对于传入对象的一次深拷贝。记得使用引用传入，由于我们不需要对传入对象进行修改操作，那就对它声明为const吧。

inline myString::myString(const myString& rhs)
{
    m_data = (char*)new char[strlen(rhs.m_data) + 1];
    strcpy_s(m_data, strlen(rhs.m_data)+1, rhs.m_data);
}

（三）、对于拷贝赋值函数我们尤其要注意自我赋值问题。如果我们不进行自我赋值检测，即传入对象和被赋值对象是同一个的话，当delete完之后，传入的对象也已经不存在了，这并不是我们想要的结果。

inline myString& myString::operator=(const myString& rhs)
{
    if (this != &rhs)
    {
        if (m_data)
            delete m_data;
        m_data = (char*)new char[strlen(rhs.m_data) + 1];
        strcpy_s(m_data, strlen(rhs.m_data)+1, rhs.m_data);
    }

    return *this;
}

　　（四）、关于移动构造函数。移动构造函数给我带来一种 “ 偷 ” 的概念。如何理解呢？我们来列举2个移动构造函数的主要应用场景：1. 假设我们需要将一批myString对象存入vector,当vector由于原容量不够大而发生扩充时，之前的C++版本中vector内部会重新申请一块内存，然后把之前存储的对象一个一个拷贝到新内存上，并且释放原内存。

当C++11以后我们可以借助移动构造函数这个“偷”的概念。怎么偷? 先看下代码：

inline myString::myString(myString&& rhs) noexcept
    : m_data(rhs.m_data)
{
    rhs.m_data = NULL;
}

这不就是指针的拷贝，换言之浅拷贝吗？可以这么说！既然原先的对象可以被拿来用，我们又何必大费周章先做一份拷贝，再删除原副本呢？这换来的是效率上的巨大提升。使用移动构造函数我们需要注意2点：1). 不能让移动构造函数抛出异常，我们将它设为noexcept; 2). “ 偷 ”完东西将原指针设为NULL，否则要是原对象被delete，“ 偷 ”的东西也就没了，这让我们难以接受。2. 如果我们要将一个容器拷贝到另一个容器，将容器内的对象一个一个拷贝？天哪！我们还是来 “ 偷 ” 吧。C++11以后容器都内置有移动构造函数，当我们对容器进行拷贝时，它已经在背后悄悄地 “ 偷 ”了。（举个例子，将一个300万个对象的vector进行拷贝，是一个一个拷贝好呢，还是只需要“ 偷 ” 3个指针好呢（start, finish, end_of_storage）? 果然还是 “ 偷 ” 起来爽呀）

（五）、移动赋值函数。移动赋值的原理同上，也是采用 “ 偷 ” 的方法，尤其注意自我赋值即可。

inline myString& myString::operator= (myString&& rhs) noexcept
{
    if (this != &rhs)
    {
        if (m_data)
            delete m_data;
        m_data = rhs.m_data;
        rhs.m_data = NULL;

    }
   return *this;
}

（六）、析构函数。析构函数的任务就是把申请的对象进行释放。

inline myString::~myString()
{
    delete m_data;
}

　这里给出测试代码：

（我们对一些代码加了些提示性的语句。 测试环境： VS2017）

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <vector>
using namespace std;

class myString
{
public:
    myString(const char* rhs = 0);
    myString(const myString& rhs);
    myString(myString&& rhs) noexcept;

    myString& operator=(const myString& rhs);
    myString& operator=(myString&&) noexcept;

    ~myString();

    char* getStr() { return m_data; }
private:
    char* m_data;
};

inline myString::myString(const char* rhs)
{
    if (rhs)
    {
        m_data = (char*)new char[strlen(rhs) + 1];
        strcpy_s(m_data,strlen(rhs)+1, rhs);
    }
    else
    {
        m_data = new char[1];
        *m_data = '\0';
    }
}

inline myString::myString(const myString& rhs)
{
    m_data = (char*)new char[strlen(rhs.m_data) + 1];
    strcpy_s(m_data, strlen(rhs.m_data)+1, rhs.m_data);

}

inline myString::myString(myString&& rhs) noexcept
    : m_data(rhs.m_data)
{
    rhs.m_data = NULL;
    cout << " 调用了我一次。myString(myString&& rhs) " << endl;
}

inline myString& myString::operator=(const myString& rhs)
{
    if (this != &rhs)
    {
        if (m_data)
            delete m_data;
        m_data = (char*)new char[strlen(rhs.m_data) + 1];
        strcpy_s(m_data, strlen(rhs.m_data)+1, rhs.m_data);
    }
return *this;
}

inline myString& myString::operator=(myString&& rhs) noexcept
{
    if (this != &rhs)
    {
        if (m_data)
            delete m_data;
        m_data = rhs.m_data;
        rhs.m_data = NULL;

    }

    cout << " 调用了我一次。operator(myString&& rhs) " << endl;

    return *this;
}

inline myString::~myString()
{
    delete m_data;
}


int main()
{
    myString str1;
    myString str2("wang");
    myString str3(str2);
    myString str4 = str2;

    vector<myString> vec;

    int n = 20;
    while (n--)      // 通过size 和 capacity 的值以及辅助性语句，查看容器扩充时是否调用移动拷贝。
    {
        cout << "vector size = ";
        cout << vec.size() << endl;
        cout << "vector capacity = " ;
        cout << vec.capacity() << endl;

        cout << endl;
        vec.push_back(str1);

        cout << "vector size = ";
        cout << vec.size() << endl;
        cout << "vector capacity = ";
        cout << vec.capacity() << endl;

        cout << endl;
        vec.push_back(str2);

        cout << "vector size = ";
        cout << vec.size() << endl;
        cout << "vector capacity = ";
        cout << vec.capacity() << endl;

        cout << endl;
        vec.push_back(str3);

        cout << "vector size = ";
        cout << vec.size() << endl;
        cout << "vector capacity = ";
        cout << vec.capacity() << endl;

        cout << endl;
        vec.push_back(str4);

        cout << "vector size = ";
        cout << vec.size() << endl;
        cout << "vector capacity = ";
        cout << vec.capacity() << endl;

    }

    vector<myString> vec2{ vec };           // 查看容器赋值时是否调用内部移动构造（无提示性语句。 可通过vs2017调试跟踪函数调用过程）
    return 0;
}