cppprimer第十三章

发表于 2022-09-24 更新于 2022-10-06 本文字数： 3k 阅读时长 ≈ 3 分钟

第十三章拷贝控制

拷贝控制操作（copy control）:

拷贝构造函数（copy constructor）
拷贝赋值运算符（copy-assignment operator）
移动构造函数（move constructor）
移动赋值函数（move-assignement operator）
析构函数（destructor）

拷贝、赋值和销毁

拷贝构造函数

如果一个构造函数的第一个参数是自身类类型的引用，且任何额外参数都有默认值，则此构造函数是拷贝构造函数。
引用的原因：传值的方式会调用该类的拷贝构造函数，从而造成无穷递归地调用拷贝构造函数。
class Foo{ public: Foo(const Foo&); }
合成的拷贝构造函数（synthesized copy constructor）：会将参数的成员逐个拷贝到正在创建的对象中。
拷贝初始化：
- 将右侧运算对象拷贝到正在创建的对象中，如果需要，还需进行类型转换。
- 通常使用拷贝构造函数完成。
- string book = "9-99";
- 出现场景：
  - 用= 定义变量时。
  - 将一个对象作为实参传递给一个非引用类型的形参。
  - 从一个返回类型为非引用类型的函数返回一个对象。
  - 用花括号列表初始化一个数组中的元素或者一个聚合类中的成员。花括号内元素个数是拷贝构造次数。

拷贝赋值运算符

重载赋值运算符：
- 重写一个名为operator=的函数.
- 通常返回一个指向其左侧运算对象的引用。
- Foo& operator=(const Foo&);
合成拷贝赋值运算符：
- 一个类未定义自己的拷贝赋值运算符，默认生成。
- 将右侧运算对象的每个非static成员赋予左侧运算对象的对应成员。

析构函数

释放对象所使用的资源，并销毁对象的非static数据成员。
名字由波浪号接类名构成。没有返回值，也不接受参数。
~Foo();
调用时机：
- 变量在离开其作用域时。
- 当一个对象被销毁时，其成员被销毁。
- 容器被销毁时，其元素被销毁。
- 动态分配的对象，当对指向它的指针应用delete运算符时。
- 对于临时对象，当创建它的完整表达式结束时。
合成析构函数：
- 空函数体执行完后，成员会被自动销毁。
- 注意：析构函数体本身并不直接销毁成员。
- 合成析构函数并不删除指针成员所指向的对象，它需要程序员显式编写析构函数去处理。

三/五法则

需要析构函数的类也需要拷贝和赋值操作。
- 一个对象拥有额外的资源（指针指向的内存），但另一个对象使用默认的拷贝构造函数也同时拥有这块资源。当一方对象被销毁后，析构函数释放了资源，这时另一个对象便失去了这块资源。
需要拷贝操作的类也需要赋值操作，反之亦然。

13.1.4练习

合成拷贝构造函数被调用时简单复制序号，使得三个对象具有相同的序号。1 1 1
定义变量和函数传参时，两次调用拷贝构造函数。4 5 6
引用，不拷贝。1 2 3

```cpp
#include
int unique;

class numbered {
public:
numbered() {mysn = ++unique;}
// numbered(numbered &d): mysn(++unique) {}

  int mysn;

};

void f(numbered s) {
std::cout << s.mysn << std::endl;
}

int main() {
numbered a, b = a, c = b;
f(a);
f(b);
f(c);
}


### 使用=default

- 可以通过将拷贝控制成员定义为`=default`来显式地要求编译器生成合成的版本。
- 合成的函数将隐式地声明为内联的。

### 阻止拷贝

- 大多数类应该定义默认构造函数、拷贝构造函数和拷贝赋值运算符，无论是隐式地还是显式地。
- 定义删除的函数：`=delete`。
- 虽然声明了它们，但是不能以任何方式使用它们。
- 析构函数不能是删除的成员。
- 如果一个类有数据成员不能默认构造、拷贝、复制或者销毁，则对应的成员函数将被定义为删除的。
- 老版本使用`private`声明来阻止拷贝。

## 拷贝控制和资源管理

- 类的行为可以像一个值，也可以像一个指针。
  - 行为像值：对象有自己的状态，副本和原对象是完全独立的。
  	- 编写赋值运算符：如果将一个对象赋予它自身，赋值运算符必须能正确工作。
  - 行为像指针：共享状态，拷贝一个这种类的对象时，副本和原对象使用相同的底层数据。

## 交换操作

- 管理资源的类通常还定义一个名为`swap`的函数。   
- 经常用于重排元素顺序的算法。
- 用`swap`而不是`std::swap`。

## 对象移动

- 很多拷贝操作后，原对象会被销毁，因此引入移动操作可以大幅度提升性能。
- 在新标准中，我们可以用容器保存不可拷贝的类型，只要它们可以被移动即可。
- 标准库容器、`string`和`shared_ptr`类既可以支持移动也支持拷贝。`IO`类和`unique_ptr`类可以移动但不能拷贝。

### 右值引用

- 新标准引入右值引用以支持移动操作。
- 通过`&&`获得右值引用。
- 只能绑定到一个将要销毁的对象，右值引用变量不能直接绑定到右值引用上。
- 常规引用可以称之为左值引用。
- 左值持久，右值短暂。

**move函数**：

- `int &&rr2 = std::move(rr1);`
- `qmove`告诉编译器，我们有一个左值，但我希望像右值一样处理它。
- 调用`move`意味着：除了对`rr1`赋值或者销毁它外，我们将不再使用它。

### 移动构造函数和移动赋值运算符

- **移动构造函数**：
  
  - 第一个参数是该类类型的一个引用，关键是，这个引用参数是一个**右值引用**。
  
  - ```cpp
  	StrVec::StrVec(StrVec &&s) noexcept : elements(s.elements), first_free(s.first_free), cap(s.cap) {
  	    // 置于可析构状态
  	    s.elements = s.first_free = s.cap = nullptr;
  	    // 然后析构
  	}

不分配任何新内存，只是接管给定的内存。

移动赋值运算符：
- StrVec& StrVec::operator=(StrVec && rhs) noexcept{}
- 检测自赋值的情况
移动右值(移动构造函数)，拷贝左值(拷贝构造函数)。
如果没有移动构造函数，右值也被拷贝。
拷贝并交换赋值运算符：根据实参类型，既可拷贝又可移动。
更新三/五法则：如果一个类定义了任何一个拷贝操作，它就应该定义所有五个操作。
移动迭代器：
- make_move_iterator函数将一个普通迭代器转换为一个移动迭代器。
建议：小心地使用移动操作，以获得性能提升。

右值引用和成员函数

区分移动和拷贝的重载函数通常有一个版本接受一个const T&，而另一个版本接受一个T&&。
引用限定符：
- 在参数列表后面加一个&，限定只能向可修改的左值赋值而不能向右值赋值。加&&同理。

第十三章 拷贝控制