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标  题: 条款11: 为需要动态分配内存的类声明一个拷贝构造函�
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年11月10日14:27:27 星期一), 站内信件

条款11: 为需要动态分配内存的类声明一个拷贝构造函数和一个赋值操作符

看下面一个表示string对象的类：

// 一个很简单的string类
class string {
public:
  string(const char *value);
  ~string();

  ...                           // 没有拷贝构造函数和operator=

private:
  char *data;
};

string::string(const char *value)
{
  if (value) {
    data = new char[strlen(value) + 1];
    strcpy(data, value);
  }
  else {
    data = new char[1];
    *data = '\0';
  }
}

inline string::~string() { delete [] data; }

请注意这个类里没有声明赋值操作符和拷贝构造函数。这会带来一些不良后果。

如果这样定义两个对象：

string a("hello");
string b("world");

其结果就会如下所示：

a:  data——> "hello\0"
b:  data——> "world\0"

对象a的内部是一个指向包含字符串"hello"的内存的指针，对象b的内部是一个指向包含字
符串"world"的内存的指针。如果进行下面的赋值：

b = a;

因为没有自定义的operator=可以调用，c++会生成并调用一个缺省的operator=操作符（见
条款45）。这个缺省的赋值操作符会执行从a的成员到b的成员的逐个成员的赋值操作，对
指针(a.data和b.data) 来说就是逐位拷贝。赋值的结果如下所示：

a:  data --------> "hello\0"
            /
b:  data --/       "world\0"

这种情况下至少有两个问题。第一，b曾指向的内存永远不会被删除，因而会永远丢失。这
是产生内存泄漏的典型例子。第二，现在a和b包含的指针指向同一个字符串，那么只要其
中一个离开了它的生存空间，其析构函数就会删除掉另一个指针还指向的那块内存。

string a("hello");                 // 定义并构造 a

{                                  // 开一个新的生存空间
  string b("world");               // 定义并构造 b

  ...

  b = a;                           // 执行 operator=,
                                   // 丢失b的内存

}                                  // 离开生存空间, 调用
                                   // b的析构函数

string c = a;                      // c.data 的值不能确定!
                                   // a.data 已被删除

例子中最后一个语句调用了拷贝构造函数，因为它也没有在类中定义，c++以与处理赋值操
作符一样的方式生成一个拷贝构造函数并执行相同的动作：对对象里的指针进行逐位拷贝
。这会导致同样的问题，但不用担心内存泄漏，因为被初始化的对象还不能指向任何的内
存。比如上面代码中的情形，当c.data用a.data的值来初始化时没有内存泄漏，因为c.dat
a没指向任何地方。不过，假如c被a初始化后，c.data和a.data指向同一个地方，那这个地
方会被删除两次：一次在c被摧毁时，另一次在a被摧毁时。

拷贝构造函数的情况和赋值操作符还有点不同。在传值调用的时候，它会产生问题。当然
正如条款22所说明的，一般很少对对象进行传值调用，但还是看看下面的例子：

void donothing(string localstring) {}

string s = "the truth is out there";

donothing(s);

一切好象都很正常。但因为被传递的localstring是一个值，它必须从s通过（缺省）拷贝
构造函数进行初始化。于是localstring拥有了一个s内的指针的拷贝。当donothing结束运
行时，localstring离开了其生存空间，调用析构函数。其结果也将是：s包含一个指向loc
alstring早已删除的内存的指针。

顺便指出，用delete去删除一个已经被删除的指针，其结果是不可预测的。所以即使s永远
也没被使用，当它离开其生存空间时也会带来问题。

解决这类指针混乱问题的方案在于，只要类里有指针时，就要写自己版本的拷贝构造函数
和赋值操作符函数。在这些函数里，你可以拷贝那些被指向的数据结构，从而使每个对象
都有自己的拷贝；或者你可以采用某种引用计数机制（见条款 m29）去跟踪当前有多少个
对象指向某个数据结构。引用计数的方法更复杂，而且它要求构造函数和析构函数内部做
更多的工作，但在某些（虽然不是所有）程序里，它会大量节省内存并切实提高速度。

对于有些类，当实现拷贝构造函数和赋值操作符非常麻烦的时候，特别是可以确信程序中
不会做拷贝和赋值操作的时候，去实现它们就会相对来说有点得不偿失。前面提到的那个
遗漏了拷贝构造函数和赋值操作符的例子固然是一个糟糕的设计，那当现实中去实现它们
又不切实际的情况下，该怎么办呢？很简单，照本条款的建议去做：可以只声明这些函数
（声明为private成员）而不去定义（实现）它们。这就防止了会有人去调用它们，也防止
了编译器去生成它们。关于这个俏皮的小技巧的细节，参见条款27。

关于本条款中所用到的那个string类，还要注意一件事。构造函数体内，在两个调用new的
地方都小心地用了[]，尽管有一个地方实际只需要单个对象。正如条款5所说，在配套使用
new和delete时一定要采用相同的形式，所以这里也这么做了。一定要经常注意，当且仅当
相应的new用了[]的时候，delete才要用[]。

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