c++ 赋值运算符重载和拷贝构造函数区别以及不写时可能引发的问题

最新推荐文章于 2024-11-17 19:18:45 发布

struggle6688

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分类专栏： c++

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本文探讨了C++中赋值运算符重载与拷贝构造函数的区别，指出在涉及指针成员时未自定义拷贝构造函数和赋值运算符可能导致的问题，例如野指针导致的程序崩溃。建议在成员变量包含指针时实现深拷贝。此外，文章提到了STL容器在交互过程中如何调用这些函数，以及C++11中引入的move语义以优化性能。

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一、赋值运算符重载和拷贝构造函数区别

#include <iostream>
using namespace std;

class Element
{
private:
	int *m_pdata;
public:

	Element(int data):m_pdata(NULL) // 指针的成员函数一定在初始化列表中赋值为初始化为NULL
	{
		cout << "构造函数" << endl;
		m_pdata = new int(data);
	}
	Element(const Element& e)
	{
		cout << "拷贝构造" << endl;
	}
	void operator=(const Element& e) // 返回值是void，有啥问题呢？
	{
		cout << "运算符重载" << endl;
	}
	~Element()
	{
		delete m_pdata;
	}
};


int main()
{
	Element e1(1);
	Element e2(2);
	Element e3 = e1;
	e2 = e1;
	system("pause");
	return 0;
}

运行上面的程序后，输出如下：
在这里插入图片描述
所以最后可以得出结论：
（1）拷贝构造函数是在初始化并赋值的时候调用的。比如说例子中的Element e3 = e1，或者stl容器vector在添加元素的时候都会调用拷贝构造函数。
（2）赋值运算符重载只会在单纯的赋值操作中调用，被赋值的对象已经创建过了。

二、可能引发的问题

如果没写自定义的拷贝构造函数或者赋值运算符重载的话，调用时会默认使用浅拷贝，当成员函数中有指针的话会出大问题
上面的成员变量就是指针，把上面的代码稍微修改一下，去掉自定义的拷贝构造函数或者赋值运算符重载。

#include <iostream>
using namespace std;

class Element
{
private:
	int *m_pdata;
public:

	Element(int data):m_pdata(NULL) // 指针的成员函数一定在初始化列表中赋值为初始化为NULL
	{
		cout << "构造函数" << endl;
		m_pdata = new int(data);
	}
	~Element()
	{
		cout << "被释放了" << "pdata:" << m_pdata << endl;
		// 开始认为加上判空以及delete后赋值为空可以避免崩溃，但是想多了，还是对指针理解不到位啊.
		// 给一个对象的成员变量修改后不会修改其他对象中成员变量的引用。
		if (m_pdata) // 
		{
			delete m_pdata;
			m_pdata = NULL;
		}
		
	}
};

// 放到函数中，变量生存空间变成了函数内部，结束后可以直接调用析构函数
void  test()
{
	Element e1(1);
	Element e2(2);
	Element e3 = e1;
	e2 = e1;
}

int main()
{
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

上面的程序在运行结果：
在这里插入图片描述
在第二次释放的时候就崩溃了。因为三个对象e1,e2,e3中成员变量m_pdata的值都为00035450，第一个对象做析构的时候，把00035450这个地址的内存区域delete掉了，其他两个对象的m_pdata却还指向被释放的内存区域00035450，也就变成了野指针，然后其他两个对象调用析构的时候对野指针进行delete就崩溃了。
所以说，，当成员变量有指针的时候，还是自己写拷贝构造和赋值运算符重载来进行深拷贝吧，不然出问题的几率还是很大的。

BTW：我在赋值运算符重载的时候，返回的值是void（这样是可以的，因为赋值运算符本质是对this的修改，只要在重载函数中改了this就可以了，返回值是什么都可以），但是这样的话就不能进行a=b=c这样的连续赋值操作了，所以还是建议返回值为该类型的引用（用引用减少一次临时的拷贝构造）

修改后的代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Element
{
private:
	int *m_pdata;
public:

	Element(int data):m_pdata(NULL) // 指针的成员函数一定在初始化列表中赋值为初始化为NULL
	{
		cout << "构造函数" << endl;
		m_pdata = new int(data);
	}
	Element(const Element& e)
	{
		cout << "拷贝构造" << endl;
		m_pdata = new int(*(e.m_pdata));
	}
	Element& operator=(const Element& e) // 返回值是void，有啥问题呢？
	{
		cout << "运算符重载" << endl;
		// 标准写法还需要进行一次判断this!=&e，防止a=a这种无意义的赋值
		m_pdata = new int(*(e.m_pdata));
		return *this;
	}
	~Element()
	{
		cout << "被释放了" << "pdata:" << m_pdata << endl;
		// 开始认为加上判空以及delete后赋值为空可以避免崩溃，但是想多了，还是对指针理解不到位啊.
		// 给一个对象的成员变量修改后不会修改其他对象中成员变量的引用。
		if (m_pdata) // 
		{
			delete m_pdata;
			m_pdata = NULL;
		}
		
	}
};

// 放到函数中，变量生存空间变成了函数内部，结束后可以直接调用析构函数
void  test()
{
	Element e1(1);
	Element e2(2);
	Element e3 = e1;
	e2 = e1;
}

int main()
{
	test();
	system("pause");
	return 0;
}

三、再探stl中的交互

#include <iostream>
#include <map>
#include <vector>
using namespace std;

class Element
{
private:
	int *m_pdata;
public:
    Element():m_pdata(NULL) // 指针的成员函数一定在初始化列表中赋值为初始化为NULL
	{
		cout << "默认构造函数" << endl;
		m_pdata = new int(-1);
	}
	Element(int data):m_pdata(NULL) // 指针的成员函数一定在初始化列表中赋值为初始化为NULL
	{
		cout << data << "构造函数" << endl;
		m_pdata = new int(data);
	}
	Element(const Element& e)
	{
		cout << *e.m_pdata << "拷贝构造" << endl;
		this->m_pdata = new int(*e.m_pdata+2000000);
	}
	void operator=(const Element& e) // 返回值是void，有啥问题呢？
	{
		cout << *e.m_pdata << "运算符重载" << endl;
		this->m_pdata = new int(*e.m_pdata+3000000);
	}
	~Element()
	{
	    cout << *m_pdata << "析构" << endl;
		delete m_pdata;
	}
}
int main()
{
	cout << "------vector test--------" << endl;
	std::vector<Element>vt ;
	vt.push_back(Element(10));
	cout << "------map test--------" << endl;
	std::map<int,Element>mmap;
	mmap[10]=Element(100);
	cout << "------map test2--------" << endl;
	mmap.insert(std::pair<int,Element>(100, Element(200)));
	cout << "end" << endl;
	return 0;
}

输出结果
在这里插入图片描述

分析：

vector的插入和第一部分说的一样，容器插入的时候会调用拷贝构造函数。同时map的insert也是一样的。
c++ 的map的赋值时，如果是map[key]这种方式使用map的话，如果map中没有这个key对应的value也会调用value类型的默认构造函数自动创建一个，如果没有默认构造函数只有初始化构造函数会报错。所以可以抽象为两步：
```
map[key]()
map[key]=value
```
所以后面调用的也是赋值函数。最后那个临时变量还会析构，这种情况下极大的增大了开销，所以c++11中引入了move语义，直接把右值的临时变量内存指向左值中，不需要两次创建对象。