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复制构造函数

程序员文章站 2022-07-05 23:07:18
复制构造函数 以下代码全都是在VS2015的Debug模式下运行的,使用其他编译器可能会结果不一样,比如g++就不是这样。 先看下面的代码: //code 1 #inc...

复制构造函数

以下代码全都是在VS2015的Debug模式下运行的,使用其他编译器可能会结果不一样,比如g++就不是这样。

先看下面的代码:

//code 1
#include 

using namespace std;

class Resource {
public:
    Resource() {
        cout << "Resource Constructor!" << endl;
    }
    ~Resource() {
        cout << "Resource Destructor!" << endl;
    }
};

class Test {
public:
    Test() {
        p = new Resource();
        cout << "Test Constructor!" << endl;
    }
    Test(Test& t) {
        p = new Resource();
        cout << "Test Copy Constructor!" << endl;
    }
     ~Test() {
        if (p != nullptr) {
            cout << "p is not null!" << endl;
            delete p;
        }
        else {
            cout << "p is null!" << endl;
        }
        cout << "Test Destructor!" << endl;
    }

    Resource* p;
};



Test goo() {
    Test t;
    return t;
}

int main() {
    goo();
    cout<<"end"<

在我的VS2015上以Debug模式运行的话,其运行结果是:

Resource Constructor! Test Constructor! Resource Constructor! Test Copy Constructor! p is not null! Resource Destructor! Test Destructor! p is not null! Resource Destructor! Test Destructor! end

这里面的流程: 1. 首先调用Test的构造函数构造t, 2. 然后使用其复制构造函数构造foo函数的返回值, 3. 然后离开foo函数时,调用Test的析构函数析构变量t, 4. 在main函数中调用goo函数返回值的析构函数 5. 打印 end 6. 离开main函数

这里可见,goo函数返回的临时值在第一次使用后就立刻被析构了,这是一个右值。同时可以看到,这里Resource被分配了两次,分别是步骤2和步骤3中构造的。

下面修改一下代码:

// code 2
#include 

using namespace std;

class Resource {
public:
    Resource() {
        cout << "Resource Constructor!" << endl;
    }
    ~Resource() {
        cout << "Resource Destructor!" << endl;
    }
};

class Test {
public:
    Test() {
        p = new Resource();
        cout << "Test Constructor!" << endl;
    }
    Test(Test& t) {
        p = new Resource();
        cout << "Test Copy Constructor!" << endl;
    }
     ~Test() {
        if (p != nullptr) {
            cout << "p is not null!" << endl;
            delete p;
        }
        else {
            cout << "p is null!" << endl;
        }
        cout << "Test Destructor!" << endl;
    }

    Resource* p;
};

Test goo() {
    Test t;
    return t;
}

int main() {
    Test t(goo());//change 
    cout<<"end"<

在没运行之前,我觉得运行结果应该是这样:

Resource Constructor! Test Constructor! Resource Constructor! Test Copy Constructor! p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor! Test Copy Constructor! p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor! end p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor!

我当时内心想的流程是这样的: 1. 首先goo函数内部构造t,调用其构造函数 2. 然后使用复制构造函数构造goo函数的返回值,调用复制构造函数 3. 然后对goo内部的t调用析构函数 4. 在main函数内部,对t调用复制构造函数(移动复制构造函数后面再说),复制参数就是goo函数的返回值 5. 对goo函数的返回值调用析构函数 6. 打印 end 7. 离开main函数,调用main函数中的t的析构函数

而实际上,其运行结果如下:

Resource Constructor! Test Constructor! Resource Constructor! Test Copy Constructor! p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor! end p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor!

跟我之前预期的不一样,感觉像是没有对goo函数的返回结果进行构造,而是直接用返回值(这里不准确,感觉返回值都没有构造,感觉像是直接用goo里面的t)对main函数中的t进行了复制构造。在我之前的译文C++中的右值引用中,里面有这样一句话:

任何一个现代编译器都会对原始的那个函数定义应用返回值优化。换句话说,编译器会直接在foo返回值的位置构造一个X对象,而不是在内部构造一个X对象然后将它复制出去。

如果按照这个规则,代码2很好解释,但是代码1就很难解释,因为代码1的运行结果显示,真的在函数内部构造一个Test对象,然后对函数的返回值进行了复制。关于这个问题,我现在还不太清楚,感觉需要查看汇编来查看。汇编我以后再写。

言归正传,下面再修改一些代码,对Test类增加移动语义:

// code 3
#include 

using namespace std;

class Resource {
public:
    Resource() {
        cout << "Resource Constructor!" << endl;
    }
    ~Resource() {
        cout << "Resource Destructor!" << endl;
    }
};

class Test {
public:
    Test() {
        p = new Resource();
        cout << "Test Constructor!" << endl;
    }
    Test(Test& t) {
        p = new Resource();
        cout << "Test Copy Constructor!" << endl;
    }
    Test(Test&& t) {//change
        p = t.p;
        t.p = nullptr;
        cout << "Test Move Copy Constructor!" << endl;
    }
    Test& operator=(Test&& t) {//change
        Resource *ptr = p;
        p = t.p;
        t.p = ptr;
        cout << "Test Move Assignment Operator!" << endl;
        return *this;
    }
     ~Test() {
        if (p != nullptr) {
            cout << "p is not null!" << endl;
            delete p;
        }
        else {
            cout << "p is null!" << endl;
        }
        cout << "Test Destructor!" << endl;
    }

    Resource* p;
};
int main() {
    goo();
    cout<<"end"<

这里对类Test加入了移动复制构造函数,运行结果如下:

Resource Constructor! Test Constructor! Test Move Copy Constructor! p is null! Test Destructor! p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor! end

这里面的流程是: 1. 首先使用Test的构造函数构造t 2. 然后使用Test的移动复制构造函数构造goo函数的返回值 3. 对goo函数中的t进行析构 4. 在main函数中对goo函数的返回值进行析构 5. 打印 end 6. 离开main函数

这里可以看出,在构造goo函数的返回值时,优先使用了移动复制构造函数,这样的话,减少了一次内部资源的分配(Resource只分配了一次),其余和代码1都一样。

下面再修改一下代码:

// code 4
#include 

using namespace std;

class Resource {
public:
    Resource() {
        cout << "Resource Constructor!" << endl;
    }
    ~Resource() {
        cout << "Resource Destructor!" << endl;
    }
};

class Test {
public:
    Test() {
        p = new Resource();
        cout << "Test Constructor!" << endl;
    }
    Test(Test& t) {
        p = new Resource();
        cout << "Test Copy Constructor!" << endl;
    }
    Test(Test&& t) {
        p = t.p;
        t.p = nullptr;
        cout << "Test Move Copy Constructor!" << endl;
    }
    Test& operator=(Test&& t) {
        Resource *ptr = p;
        p = t.p;
        t.p = ptr;
        cout << "Test Move Assignment Operator!" << endl;
        return *this;
    }
     ~Test() {
        if (p != nullptr) {
            cout << "p is not null!" << endl;
            delete p;
        }
        else {
            cout << "p is null!" << endl;
        }
        cout << "Test Destructor!" << endl;
    }

    Resource* p;
};
int main() {
    Test t;//change
    t = goo();//change
    cout<<"end"<

这里的运行结果是:

Resource Constructor! Test Constructor! Resource Constructor! Test Constructor! Test Move Copy Constructor! p is null! Test Destructor! Test Move Assignment Operator! p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor! end p is not null! Resource Destructor£? Test Destructor!

读者可以按照上面的思想自己思考流程。 在代码4的基础上,如果我将移动赋值操作符重载改成下面这样:

Test& operator=(Test&& t) {
        p = t.p;
        out << "Test Move Assignment Operator!" << endl;
        return *this;

运行后会发生什么?

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