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小心,自定义拷贝函数

小心,自定义拷贝函数

作者: Codeapes | 来源:发表于2019-11-03 15:40 被阅读0次

    编译器在生成拷贝函数时只是简单地将原对象的每一个Non-static数据成员拷贝到目标对象中,这就是所说的浅拷贝。这个过程简单粗暴,如果类中有动态配置的内存,对象中包含资源,问题就会随之而产生。

    首先,我们需要了解一下浅拷贝与深拷贝可能会产生的问题。

    1.浅拷贝

    浅拷贝是成员数据之间的一一赋值,又称为Bitwise Copy。

    但可能会有这样的情况:如果对象包含资源(堆资源或文件),当进行浅拷贝时,两个资源指针会指向同一资源,就造成两个对象访问同一资源的问题,如下所示:

    class Student {
    public:
    
        Student();
    
        Student(const char* name);
    
        ~Student();
    
    private:
    
        char* m_pName;
        int m_nSize;
        
    };
    
    Student strSrc("xiaohong");
    
    Student strDst(strSrc);
    

    写出上面这样的代码后,会出现如下情况:

    浅拷贝的行为类似于memcpy。于是出现了如下问题:在释放资源的时候会产生资源归属不清的情况,这将导致程序运行出错,这是一个绝对危险的Bug。

    2.深拷贝

    深拷贝就是用来解决这个问题的,它会把资源也赋值一次,使对象拥有不同的资源,但其资源的内容是一样的。

    以堆资源为例,就是再开辟一片堆内存,把原来的内容拷贝过来,如下图所示:

    strDst与strSrc中的指针m_pName不再一样,它们分别指向了不同的内存块,但是这两个指针所指向的内存块中的内容却是一样的。

    自定义拷贝函数是一种良好的编程风格,它可以阻止编译器形成默认的拷贝函数。但是在拒绝编译器默认版本的同时,你也要注意将拷贝类中所有的数据成员拷贝全了。如果你忘记拷贝某一个数据成员,你的代码并不完善,但编译器为了“报复”,是不会告诉你相关情况的,它对此依旧会表示同意。假如我们在为Student自定义拷贝函数时忽略了数据成员m_nSize,代码如下所示:

    Student::Student(const Student&rhs) { 
    
        m_pName = new char[strlen(rhs.m_pName) + 1]; 
    
        strcpy(m_pName, rhs.m_pName); 
    } 
    
    Student&Student::operator=(const Student&rhs) { 
    
        if(this==&rhs) {
    
            return *this; 
        }
    
        if(m_pName != NULL) {
    
            delete m_pName; 
        }
    
        m_pName = new char[strlen(rhs.m_pName) + 1]; 
    
        strcpy(m_pName, rhs.m_pName); 
    
        return *this; 
    }
    

    这种实现方式大部分编译器既不会报错,也不会通过警告提示你忘记拷贝某个数据成员。这种错误一般发生在两个情形之中:

    • 对原有类进行了新设计,添加了新的数据成员,但是没有对该类的拷贝函数做适时的更新。

    • 有继承发生时,忘记对基类部分的数据进行拷贝了。如下所示:

    class CollegeStudent : public Student {
    public:
    
        CollegeStudent(const CollegeStudent& rhs)
        :m_nLenOfSchool(rhs.m_nLenOfSchool){}
    
        CollegeStudent&operator=(const CollegeStudent&rhs) { 
    
            if(this == &rhs) {
    
                return *this; 
            }
    
            m_nLenOfSchool = rhs.m_nLenOfSchool; 
    
            return *this; 
        }
    
        ~CollegeStudent(){}
    
    private:
    
        int m_nLenOfSchool;
    
    }
    

    上述的拷贝函数貌似对所有数据成员都进行了相应的拷贝,但是它却忽略了基类部分。派生类的拷贝函数必须调用对应的基类函数,所以当你打算自己为一个派生类自定义拷贝函数时,必须注意同时拷贝其基类部分。上述CollegeStudent正确的定义方式如下所示:

    class CollegeStudent : public Student {
    public:
    
        CollegeStudent(const CollegeStudent& rhs)
        :Student(rhs), m_nLenOfSchool(rhs.m_nLenOfSchool){}
    
        CollegeStudent&operator=(const CollegeStudent&rhs) { 
    
            if(this == &rhs) {
    
                return *this; 
            }
    
            Student::operator=(rhs);
    
            m_nLenOfSchool = rhs.m_nLenOfSchool; 
    
            return *this; 
        }
    
        ~CollegeStudent(){}
    
    private:
    
        int m_nLenOfSchool;
    
    }
    

    3.总结

    所以,如果类中具有动态配置的内存,我们需要自行实现拷贝函数。在自定义拷贝函数时,应保证拷贝一个对象的All Parts(所有数据成员、基类部分、指针成员所指向的资源)。


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