温故知新

 ----再谈构造函数

作者：HolyFire

如果不知道构造函数的请先看一下《由始至终----构造与析构》，看过的我就不再多言，直接转入话题。

定义一个类的的实例的时候，可以看到这样的形式

classA a;//构造函数不需要参数

不需要参数的构造函数称之为缺省构造函数。

不需要参数有两种情况

1：构造函数没有参数

2：构造函数有参数但可以不给出

class A{

public:

 A();//构造函数没有参数

 A( int I = 10 );//构造函数的参数有缺省值，可以不用给出

};

这两种情况都是缺省构造函数，但是由于缺省构造函数的特殊性（他是被自动调用的），编译器无法判断需要调用那一个，所以规定缺省构造函数只能有一个。

缺省构造函数的出现，意味着一个类型可以不依赖约束条件而被创建，就象一些细小的单元，质子，中子和电子，他们的有很大的类似性，不需要用条件来分辨他们被创建的信息。当然不需要用条件来分辨他们被创建的信息也包含了第二种情况，从流水线上生产的统一品种的产品很多都是用同一种方式的，那么创建他们的信息基本一致，也就是所符合第二种情况，参数可以采用缺省值。

这个例子我们可以举一个例子，我们创建一个指针类的时候，常常把他指向的内容置为空值，这很容易理解，我们需要一个指针，但是现在还不知道指向谁，等到我们要使用它的时候，不一定是知道他是否指向过别的对象，为了简化问题，一开始就将他置空，但是有时候我们需要用参数在创建的时候就给出指向的对象，特别是在产生临时对象的时候尤为管用，那么，我们使用一个参数缺省值为空的缺省构造函数。

classA a( a1 );//构造函数有参数，而参数为一个相同的类型

这样的构造函数叫做拷贝构造函数，意思就是将类一个实例的内容复制到新创建的实例中去，为什么要这么做呢。我们来研究一下。

我们平时使用基本类型的时候，可以使用赋值语句，将相同类型的某个对象的内容赋给另一个对象

int a = 3;

int b;

b = a; //这样的话，b中就有和a一样的内容了

还可在允许的情况下使用不同类型的赋值

int a = 3;

long b;

b = a;//这样的话，b也能包含有和a一样的内容了

我们在设计类的时候应该也是将一个类作为一个个体，一个类型来处理，而且在现实中这样的行为也是存在的，一个人的个人资料可以写在不同的纪录簿上，一个软件可以拷贝好几份。

所以在面向对象编程中，这个问题不容忽视。

回到基本类型上，基本类型的处理编译器完成了，在C++中很简单，基本类型占用存储空间是连续的，所以不管原来的内容是什么，只要照搬照抄就可以了，这种负值方式叫做逐位拷贝，简称位拷贝。

int a = 3;

int b;

假设：对象在内存中的存储顺序是先高后低，每个内存单元为1字节（BYTE）=8位（BIT）

//假设这是a(int)的存储空间

0
3


//假设这是b(int)的存储空间

?
?


b =a ;

//将a的内容拷贝到b中

0
3


 

?
?


//a

0
3


//b

0
3


我们设计的类在内存中也是连续的，使用这样的拷贝方法会得到一个一模一样的同类型实例。而且编译器我们处理了这一件事（C++的编译器真好，它能解决的事，就不用麻烦我们了），也就是说即使我们没有定义拷贝构造函数，编译器也会在需要使用的时候，自己产生一个拷贝构造函数，使用的方法就是位拷贝。但是这样好吗，使用这种方法产生的新类可以安全的工作吗，应该有不少朋友已经产生了疑问。

什么时候可以让编译器自己处理拷贝构造函数。

#include <iostream>

using namespace std;

class A{

private:

int x;

int y;

int z;

public:

A():x(0),y(0),z(0){ }

A( int _x = 0 , int _y = 0 , int _z = 0 ):x(_x),y(_y),z(_z){ }

friend ostream& operator <<( ostream& , A const& );

};

ostream& operator <<( ostream& out , A const& arg )

{

out << "This is a Instance of A" << endl;

out << "Member Data x is : " << arg.x << endl;

out << "Member Data y is : " << arg.y << endl;

out << "Member Data z is : " << arg.z << endl;

return out;

}

void main()

{

A a( 1 , 12 ,123 );

A b(a);

cout << "This is a!" << endl;

cout << a << endl;

cout << "b is a copy of a!" << endl;

cout << b;

}

结果是：

This is a!

This is a Instance of A

Member Data x is : 1

Member Data y is : 12

Member Data z is : 123

b is a copy of a!

This is a Instance of A

Member Data x is : 1

Member Data y is : 12

Member Data z is : 123

可以看出，位拷贝得出的结果是正确的。

上面的例子中成员变量都是在编译期间决定的，在内存中的位置也相对固定，如果成员变量的内容是在运行期间决定的呢，比如字符串成员变量，他需要在堆中动态分配内存。还能正常工作吗，继续看例子。

#include <iostream>

#include <string.h>

#include <mem.h>

using namespace std;

class A{

private:

 char * data;

public:

 A():data(NULL){ }

 A( char * _data ):data(NULL)

{

if( !_data )

 return;

int length = strlen(_data) +1;

data = new char[length];

memcpy( data , _data , length );

}

 ~A()

{

if( data )

 delete data;

}

 void Clear( void )

{

if( data )

 {

 memset( data , 0 , strlen( data ) );

 delete data;

 }

data = NULL;

}



 friend ostream& operator <<( ostream& , A const& );

};

ostream& operator <<( ostream& out , A const& arg )

{

 out << "This is a Instance of A" << endl;

 if( arg.data && *arg.data )

out << "Member Data data is : " << arg.data << endl;

 else

out << "Member Data data is : NULL" << endl;

 return out;

}

void main()

{

 A a( "abcdefg" );

 A b(a);

 cout << "This is a!" << endl;

 cout << a << endl;

 cout << "b is a copy of a!" << endl;

 cout << b << endl;

 a.Clear();

 cout << "Where a's mem clear!" << endl;

 cout << a;

 cout << "God! b's mem clear!" << endl;

 cout << b << endl;

}

结果是：

This is a!

This is a Instance of A

Member Data data is : abcdefg

b is a copy of a!

This is a Instance of A

Member Data data is : abcdefg

Where a's mem clear!

This is a Instance of A

Member Data data is : NULL

God! b's mem clear!

This is a Instance of A

Member Data data is : NULL//不！a中释放了内存连带着b的一起释放掉了。

这是当然的由于位拷贝，b中的data只是将a中的data复制过来了而已，并没有分配内存，拷贝字符串的内容。显而易见，使用位拷贝不能满足我们的要求，原来只需要简单的将成员变量的值简单的复制，这种我们称之为：浅拷贝。现在我们需要处理对应成员变量，用其他方法来得到我们需要的结果，这种我们称之为：深拷贝。

这样我们就需要自己写拷贝构造函数来实现深拷贝了。

#include <iostream.h>

#include <string.h>

#include <mem.h>

class A{

private:

 char * data;

public:

 A():data(NULL){ }

 A( char * _data ):data(NULL)

{

if( !_data )

 return;

int length = strlen(_data) +1;

data = new char[length];

memcpy( data , _data , length );

}

 A( A const& arg )

{

if( !arg.data )

 return;

int length = strlen(arg.data) +1;

data = new char[length];

memcpy( data , arg.data , length );

}

 ~A()

{

if( data )

 delete data;

}

 void Clear( void )

{

if( data )

 {

memset( data , 0 , strlen( data ) );

 delete data;

 }

data = NULL;

}

 friend ostream& operator <<( ostream& , A const& );

};

ostream& operator <<( ostream& out , A const& arg )

{

 out << "This is a Instance of A" << endl;

 if( arg.data && *arg.data )

out << "Member Data data is : " << arg.data << endl;

 else

out << "Member Data data is : NULL" << endl;

 return out;

}

void main()

{

 A a( "abcdefg" );

 A b(a);

 cout << "This is a!" << endl;

 cout << a << endl;

 cout << "b is a copy of a!" << endl;

 cout << b << endl;

 a.Clear();

 cout << "Where a's mem clear!" << endl;

 cout << a;

 cout << "Good! b's mem not clear!" << endl;

 cout << b << endl;

}

结果是：

This is a!

This is a Instance of A

Member Data data is : abcdefg

b is a copy of a!

This is a Instance of A

Member Data data is : abcdefg

Where a's mem clear!

This is a Instance of A

Member Data data is : NULL

Good! b's mem not clear!

This is a Instance of A

Member Data data is : abcdefg //哈哈，这正是我想得到的结果。

如果能使用位拷贝，尽量让编译器自己用位拷贝的方式处理，这样会提高效率。但是一定要谨慎，不然会产生不可预料的结果，如果你的类中有一个成员变量也是类，它使用了深拷贝，那么你也一定要使用深拷贝。

另外，我在《白马非马----继承》中说到，一个类型的的派生类是该类型的一种。那么。

class A;

class B: public A{

};

B b;

A a(b);

这样的形式是正确的。事实上，b先切片退化成一个临时变量tempb，类型是class A，有关A的部分原封不动的保留下来，然后使用A a(tempb)这样的方式成功的调用了。

拷贝构造函数并非可有可无！不能用其他函数来替代

看这样的例子

void function( A a);

在函数调用的时候按值传递参数，那么将在栈里产生一个class A的临时变量，如果没有拷贝构造函数，这个过程就无法自动完成，如果没用设计好浅拷贝或深拷贝，那么可能得不到正确结果。如果拷贝构造函数正确，那么我们可以轻松的获得我们想要的结果----按值传递的参数在函数执行后不受影响。

classA a = a1;//拷贝构造函数

事实上就是这样的形式。

ClassA a(a1);//可以改成这种形式