04-特殊成员函数
12.1.2 特殊成员函数
StringBad类的问题是由特殊成员函数引起的。这些成员函数是自动定义的,就StringBad而言,这些函数的行为与类设计不符。具体地说,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;
- 默认析构函数,如果没有定义;
- 复制构造函数,如果没有定义;
- 赋值运算符,如果没有定义;
- 地址运算符,如果没有定义。
更准确地说,编译器将生成上述最后三个函数的定义——如果程序使用对象的方式要求这样做。例如,如果您将一个对象赋给另一个对象,编译器将提供赋值运算符的定义。
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运算符引起的。
隐式地址运算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,但需要指出的是,这个类已经提供默认构造函数。至于其他成员函数还需要进一步讨论。
C++11提供了另外两个特殊成员函数:移动构造函数(move constructor)和移动赋值运算符(move assignment operator),这将在第18章讨论。
1.默认构造函数
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Klunk类,但没有提供任何构造函数,则编译器将提供下述默认构造函数:
Klunk::Klunk() { } // implicit default constructor
也就是说,编译器将提供一个不接受任何参数,也不执行任何操作的构造函数(默认的默认构造函数),这是因为创建对象时总是会调用构造函数:
Klunk lunk; // invokes default constructor
默认构造函数使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不显式地对它进行初始化,则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() // explicit default constructor
{
klunk_ct = 0;
...
}
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 = 0 } // constructor #1
Klunk(int n = 0) { klunk_ct = n; } // ambiguous constructor #2
这为何有二义性呢?请看下面两个声明:
Klunk kar(10); // clearly matches Klunt(int n)
Klunk bus; // could match either constructor
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。这将导致编译器发出一条错误消息。
2.复制构造函数
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(包括按值传递参数),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_name(const Class_name &);
它接受一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:
StringBad(const StringBad &);
对于复制构造函数,需要知道两点:何时调用和有何功能。
3.何时调用复制构造函数
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 StringBad &)
StringBad metoo = motto; // calls StringBad(const StringBad &)
StringBad also = StringBad(motto);
// calls StringBad(const StringBad &)
StringBad * pStringBad = new StringBad(motto);
// calls StringBad(const StringBad &)
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,当按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函数的时间以及存储新对象的空间。
4.默认的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:
StringBad 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.str = sports.str;
sailor.len = sports.len;
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。静态成员(如num_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。
