C++-primer-13章

第十三章 拷贝控制

拷贝控制操作（copy control）:

• 拷贝构造函数（copy constructor）
• 拷贝赋值运算符（copy-assignment operator）
• 移动构造函数（move constructor）
• 移动赋值函数（move-assignement operator）
• 析构函数（destructor）

拷贝、赋值和销毁

拷贝构造函数

• 如果一个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用，且任何额外参数都有默认值，则此构造函数是拷贝构造函数。
• class Foo{ public: Foo(const Foo&); }
• 合成的拷贝构造函数（synthesized copy constructor）：会将参数的成员逐个拷贝到正在创建的对象中。
• 拷贝初始化：
  • 将右侧运算对象拷贝到正在创建的对象中，如果需要，还需进行类型转换。
  • 通常使用拷贝构造函数完成。
  • string book = "9-99";
  • 出现场景：
    • 用=定义变量时。
    • 将一个对象作为实参传递给一个非引用类型的形参。
    • 从一个返回类型为非引用类型的函数返回一个对象。
    • 用花括号列表初始化一个数组中的元素或者一个聚合类中的成员。

拷贝赋值运算符

• 重载赋值运算符：
  • 重写一个名为operator=的函数.
  • 通常返回一个指向其左侧运算对象的引用。
  • Foo& operator=(const Foo&);
• 合成拷贝赋值运算符：
  • 将右侧运算对象的每个非static成员赋予左侧运算对象的对应成员。

析构函数

• 释放对象所使用的资源，并销毁对象的非static数据成员。
• 名字由波浪号接类名构成。没有返回值，也不接受参数。合成析构函数可被用来阻止该类型的对象被销毁。当一个类未定义自己的析构函数时，编译器会为它生成一个合成析构函数。
• ~Foo();
• 调用时机：
  • 变量在离开其作用域时。
  • 当一个对象被销毁时，其成员被销毁。
  • 容器被销毁时，其元素被销毁。
  • 动态分配的对象，当对指向它的指针应用delete运算符时。
  • 对于临时对象，当创建它的完整表达式结束时。
• 合成析构函数：
  • 空函数体执行完后，成员会被自动销毁。
  • 注意：析构函数体本身并不直接销毁成员。

三/五法则

• 需要析构函数的类也需要拷贝和赋值操作。
• 需要拷贝操作的类也需要赋值操作，反之亦然。

假定 numbered 是一个类，它有一个默认构造函数，能为每个对象生成一个唯一的序号，保存在名为 mysn 的数据成员中。假定 numbered 使用合成的拷贝控制成员，并给定如下函数：

void f (numbered s) { cout << s.mysn < endl; }

则下面代码输出什么内容？

numbered a, b = a, c = b;
f(a); f(b); f(c);

解：输出3个完全一样的数。

如果将上面的默认构造函数改为拷贝构造函数，则代码会输出三个不同的数。

使用=default

• 可以通过将拷贝控制成员定义为=default来显式地要求编译器生成合成的版本。
• 合成的函数将隐式地声明为内联的。

阻止拷贝

• 大多数类应该定义默认构造函数、拷贝构造函数和拷贝赋值运算符，无论是隐式地还是显式地。
• 定义删除的函数：=delete。
• 虽然声明了它们，但是不能以任何方式使用它们。
• 析构函数不能是删除的成员。
• 如果一个类有数据成员不能默认构造、拷贝、复制或者销毁，则对应的成员函数将被定义为删除的。
• 老版本使用private声明来阻止拷贝。

拷贝控制和资源管理

• 类的行为可以像一个值，也可以像一个指针。
  • 行为像值：对象有自己的状态，副本和原对象是完全独立的。
  • 行为像指针：共享状态，拷贝一个这种类的对象时，副本和原对象使用相同的底层数据。

交换操作

• 管理资源的类通常还定义一个名为swap的函数。
• 经常用于重排元素顺序的算法。
• 用swap而不是std::swap。

对象移动

• 很多拷贝操作后，原对象会被销毁，因此引入移动操作可以大幅度提升性能。
• 在新标准中，我们可以用容器保存不可拷贝的类型，只要它们可以被移动即可。
• 标准库容器、string和shared_ptr类既可以支持移动也支持拷贝。IO类和unique_ptr类可以移动但不能拷贝。

右值引用

• 新标准引入右值引用以支持移动操作。
• 通过&&获得右值引用。
• 只能绑定到一个将要销毁的对象。
• 常规引用可以称之为左值引用。
• 左值持久，右值短暂。

move函数：

• int &&rr2 = std::move(rr1);
• move告诉编译器，我们有一个左值，但我希望像右值一样处理它。
• 调用move意味着：除了对rr1赋值或者销毁它外，我们将不再使用它。

移动构造函数和移动赋值运算符

• 移动构造函数：
  • 第一个参数是该类类型的一个引用，关键是，这个引用参数是一个右值引用。
  • StrVec::StrVec(StrVec &&s) noexcept{}
  • 不分配任何新内存，只是接管给定的内存。
• 移动赋值运算符：
  • StrVec& StrVec::operator=(StrVec && rhs) noexcept{}
• 移动右值，拷贝左值。
• 如果没有移动构造函数，右值也被拷贝。
• 更新三/五法则：如果一个类定义了任何一个拷贝操作，它就应该定义所有五个操作。
• 移动迭代器：
  • make_move_iterator函数讲一个普通迭代器转换为一个移动迭代器。
• 建议：小心地使用移动操作，以获得性能提升。

右值引用和成员函数

• 区分移动和拷贝的重载函数通常有一个版本接受一个const T&，而另一个版本接受一个T&&。
• 引用限定符：
  • 在参数列表后面防止一个&，限定只能向可修改的左值赋值而不能向右值赋值。