C++ 运算符重载和拷贝构造

本文通过一个具体的C++代码实例,详细解析了拷贝构造函数和运算符重载的工作机制,特别是如何在表达式计算中触发拷贝构造函数及临时对象的创建与销毁过程。

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为了直观上观察到拷贝构造函数的调用,结合运算符重载来分析,有一下代码:

// 运算符重载.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;

class Integer {
public:
    Integer(int n) :i(n) { cout << "Integer::Integer(int): " <<n<< endl; }
    Integer(const Integer& o) {
        cout << "Integer(const Integer& o): "<<o.i << endl;
    }
    friend const Integer operator+(const Integer l, const Integer r);
    void print() {
        cout << i << endl;
    }
    ~Integer() { cout << "Integer::~integer()" << endl; }
private:
    int i;
};
const Integer operator+(const Integer l, const Integer r) {
    cout << l.i << endl;;
    cout << r.i << endl;
    return (l.i + r.i);
}
int main()
{
    Integer x(1), y(5),z(0);
    z = 2 + x + 6;
    z.print();
    return 0;
}

运行结果如下:

Integer::Integer(int): 1
Integer::Integer(int): 5
Integer::Integer(int): 0
Integer::Integer(int): 6
Integer(const Integer& o): 1
Integer::Integer(int): 2
2
1825293700
Integer::Integer(int): 1825293702
Integer::~integer():2
Integer::~integer():1825293700
1825293702
6
Integer::Integer(int): 1825293708
Integer::~integer():1825293702
Integer::~integer():6
Integer::~integer():1825293708
1825293708
Integer::~integer():1825293708
Integer::~integer():5
Integer::~integer():1
请按任意键继续. . .

通过运行结果分析,在main() 函数中,首先 x(1), y(5),z(0); 三个对象调用三个构造函数。第四个构造函数的n是6,意味着在

z = 2 + x + 6;

这个语句中,运行的顺序是:

  1. 先调用构造函数的是6,即Integer(6)。(因为6没有具体对象,而是发生了一个类型转换,所以在传值过程中不会调用拷贝构造函数。)
  2. 然后是对象x,因为在函数中传值调用,所以对象x会调用自己定义的拷贝构造函数生成一个临时对象Temp1(因为是调用自己的而不是系统默认的,而自己定义的拷贝构造内没有任何赋值操作,所以Temp1内的值是系统随机分配的,)。
  3. 随后调用构造函数的是2,即Integer(2)(和传值6是一样的,并不会调用拷贝构造函数)。
  4. 再在栈中执行函数:
const Integer operator+(const Integer l, const Integer r) {
    cout << l.i << endl;;
    cout << r.i << endl;
    return (l.i + r.i);
}

因为是临时对象,所以r.i的值是随机分配的。在函数调用的时候会记录下一个语句的地址,用来存放return的东西。在return的时候,直接返回的是(l.i+r.i)的一个类型转换,所以拷贝构造函数会被优化,而不会调用拷贝构造函数(返回的(l.i+r.i)发生了类型转换后成为一个临时对象Temp2应该是存放在寄存器中,再由寄存器压入到记录的那个地址的地方。注意,其实这个Temp2是一个类型转换的结果,实际上没有具体的对象,而是以类型转换Integer(l.i+r.i)的形式存在,所以在后面传值进函数的时候,和Integer(2),Integer(6)是一样的,不会调用拷贝构造函数,后面的Temp3也是一样,样,也就是说,本质上是没有生成对象,而是一个类型转换的结果参与后面的函数调用和析构,Temp2,Temp3只是一个类型转换的一个别名而已)。
5.之后调用析构函数,因为在具体的过程中,x调用拷贝构造函数所生成的临时对象Temp1先于Integer(2)入栈区,所以Integer(2)先被析构,之后再调用临时对象Temp1的析构函数。
6. 再将寄存器的临时对象Temp2压入栈区,继续调用函数。函数再一次返回一个类型转换integer(l.i+r.i),实际上是Integer(Temp2,6)并存放在寄存器中(给他一个别名Temp3),Temp3调用构造函数。之后调用x先后分别调用Temp2和Integer(6)的析构函数。再调用Integer(Temp2,6)的析构函数。之后将寄存器保存的对象赋值给z,随后先后析构z,y,x。

还有一点值得注意的是,如果调用

z = 6+3;

那么会先将6+3运算,将运算的结果用构造函数构造出一个对象传给z。

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