C++ Insight: 拷贝构造函数、赋值运算符、指针、引用

拷贝和赋值

拷贝和赋值都是为了使一个变量具有和某个变量一样的值。C++ 中的拷贝是指 拷贝构造函数 (Copy Constructor)，赋值是指重载运算符 = 。
它们看起来可能如下。

class A {
public:
  int _v;
public:
  A(const A &a){ // 拷贝构造函数
    _v = a._v; 
  } 
  A& operator = (const A &a) {   // 赋值运算符
    _v = a._v; 
    return *this; 
  } 
};

注意上面赋值运算符中的 "return *this"。如果去掉这一句会有什么影响呢？

既然都是使为了复制变量的值，又为什么又需要两种操作呢。考虑下面的代码：

classA a;

classA b(a);   // 调用 copy constructor

classA c; // 调用default constructor
c = a; // 调用 assignment operator

拷贝构造函数和赋值运算符可以说是事物的一体两面。

拷贝和赋值都是对一个对象进行复制，是需要耗费资源的。为了节省资源，就有了引用的概念。

指针和引用

先看如下代码：

classA a;
a._v = 3;

classA b = a;

classA c;
c = a;
a._v = 5;
std::cout<< c._v << std::endl; // 输出 3

classA &d = a; // 引用 
a._v = 6;
std::cout<< d._v << std::endl; // 输出 6

classA e;
&e = a;  // 错误用法

class A *f;
f = &a; // 指针
std::cout<< f->_v << std::endl; // 输出 6

前两种情况 (b=a, c=a)我们已经讲过，效果上是一样的，只是用了不同的方式实现，其中 c=a 的实现更费资源，因为多了一步构造调用默认函数。

d = a 和 b=a 相比多了一个 '&'号，表示引用，这样 d 和 a 实际上指向内存中同一个地址。这个就叫做引用。看似两个不同的变量，实则是同一个对象。

至于 e = a，则是错误的用法。因为这里的 '&' 号成立取地址符号。等号左边是地址，右边是对象，不是同一个概念。改成下面的 f = &a 就对了。这个就是指针。指针的实质就是对象的地址。其中的'&'号表示获取对象 a 的地址。通过指针访问对象就要用符号 '->' 了，这与变量用'.'是不一样的。

明白了上面的例子，应该就抓住了指针和引用的本质。

实例分析

下面的例子既是对拷贝构造函数的分析，也是对值或值的引用应用的分析，最好能深刻理解。

#include <iostream>

class A {
public:
  int v;
  A(int i):v(i){
    std::cout<<"init A ..."<<v<<std::endl;
  }
  A(const A &a){
    v = a.v;
    std::cout<<"copy A ..."<<v<<std::endl;
  }

  ~A(){
    std::cout << "destroy A ..." << v<< std::endl;
  }

  void print(){
    std::cout<<"print A ..."<< v<< std::endl;
  }
};

class B {
public:
  int v;
  A   class_a;

  B(int i, int j):v(i),class_a(j){
    std::cout<<"init B ..."<< v<< std::endl;
  }
  ~B(){
    std::cout<<"destroy B ..."<< v<< std::endl;
  }

  void print(){
    std::cout<<"print B ..."<< v<< std::endl;
  }
  A& getA1(){
      return class_a;
  }

  A  getA2(){
      return class_a;
  }
};


int main(int argc, char **argv){
  B b(3,4);
  std::cout<<"----------"<< std::endl;
  b.getA1().print(); 
  std::cout<<"----------"<< std::endl;
  b.getA2().print(); 
  std::cout<<"----------"<< std::endl;
  {
    A a1  = b.getA1();
    a1.v = 5;
  }
  std::cout<<"----------"<< std::endl;
  {
    A a1  = b.getA2();
    a1.v = 6;
  }
  std::cout<<"----------"<< std::endl;
  {
    A &a2 =b.getA1();
    a2.v = 7;
  }
  std::cout<<"----------"<< std::endl;
  {
    // A &a2 =b.getA2(); // error this one 
    // a2.v = 8;
  }
  std::cout<<"----------"<< std::endl;
  return 0;
}

上面程序的输出结果如下：

init A ...4
init B ...3
----------
print A ...4
----------
copy A ...4
print A ...4
destroy A ...4
----------
copy A ...4
destroy A ...5
----------
copy A ...4
destroy A ...6
----------
----------
destroy B ...3
destroy A ...7

网络资源

• C++ FAQ Lite: 赋值算符
• C++ FAQ Lite: 引用