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C++小品:吃火鍋與shared_ptr,指針,拷貝構造函數和delete

編輯:C++入門知識

讀者Terry問到一個關於拷貝構造函數的問題,大家可以參考答Terry:拷貝構造函數,其中論述了拷貝構造函數的必要性,然而,任何事物都是具有兩面性的,有時候我們需要自己定義類的拷貝構造函數來完成類的拷貝,然後,有的時候,這種以拷貝一個對象來完成另外一個對象的創建是不合理的(也就是在現實世界中,這種對象沒有可復制性,例如,人民幣),是應該被禁止的。我們來舉一個吃火鍋的例子:

// 火鍋,可以從中取出其中燙的東西
class hotpot
{
public:
hotpot(string f) : food(f)
{
}
string fetch()
{
return food;
}
private:
string food;
};

// 吃火鍋用的碗,當然是每個人專用的
class bowl
{
public:
bowl(string o) : owner(o)
{
}
void put(string food)
{
cout<<"put "< }

private:
string owner;
};
// 吃火鍋的人
class human
{
public:
// 名子和吃的火鍋
human(string n,shared_ptr ppot) : name(n),pot(ppot)
{
pbowl = new bowl(name);
};
// OK了,從火鍋中取出來放到自己的碗裡
void fetch()
{
string food = pot->fetch();
// 放到自己的碗裡
coutput(food);
}

private:
string name;
shared_ptr pot;
bowl* pbowl;
};
int main()
{
// 服務員端上來牛肉火鍋
shared_ptr fpot(new hotpot("beaf"));
// terry入席
human terry("terry",fpot);
// 又來了一個姓陳的,這裡用的是默認的拷貝構造函數來創建terry的副本
human chen = terry;
// terry夾了一塊肉
terry.fetch();
// 陳先生也夾了一塊肉
chen.fetch();

return 0;
}

到這裡,似乎看起來一切OK,然而從程序輸出中我們卻發現了問題:

terry put beaf into terry's bowl.
terry put beaf into terry's bowl.

O my god!明明是兩個人(terry和chen),但是好像卻只有一個人做了兩次,陳先生也把肉加到了terry的碗裡。

這就是當類中有指針類型的數據成員時,使用默認的拷貝構造函數所帶來的問題,導致其中的某些指針成員沒有被合理地初始化,這別是當這些指針指向的是與這個對象(human)有所屬關系的資源(bowl),在這種時候,我們必須自己定義類的拷貝構造函數,完成指針成員的合理初始化。在human中添加一個拷貝構造函數

human(const human& h)
{
// 兩個人顯然不能同名,所以只好給個無名氏了
name = "unknown";
// 使用不同的碗
// bowl和human有所屬關系,所以這裡必須創建新的對象
pbowl = new bowl(name);
// 不過可以吃同一個火鍋
// pot和human並沒有所屬關系,所以可以共享一個對象
pot = h.pot;
};

添加拷貝構造構造函數之後,兩個人不會將東西放到同一個碗中了,自己取得東西不會放到別人的碗裡:

terry put beaf into terry's bowl.
unknown put beaf into unknown's bowl.

這樣修改好多了,至少兩個人不會用同一個碗了。然而,這樣還是有問題,我們無法給第二個人命名,他成了無名氏了,這就是類當中的那些沒有可復制性的數據成員(一個人的名字自然不可以復制給另外一個人,如果human中有個wife,那肯定要上演世界大戰了),拷貝構造函數就會產生這樣的問題。

實際上,對於這類不具備可復制性的對象,為了不引起混亂,其拷貝構造操作是應當被禁止的,新標准C++11就注意到了這個問題,提供了一個delete關鍵字來禁用某些可能存在的(即使你規定human不可復制,也無法阻止程序員在使用human時寫出human chen = terry這樣的不合理的代碼)默認的(類的拷貝構造函數是默認提供的,對於那些不具備可復制性的類來說,這簡直是畫蛇添足,好心辦了壞事情)不合理的操作,這樣,我們就不能使用拷貝 構造函數了:

// 禁用human的拷貝構造函數
human(const human& h) = delete;

經過這樣的定義,當我們在代碼中嘗試將一個對象復制給另外一個對象(會調用拷貝構造函數)時,編譯器就會出錯誤提示,提醒程序員:hi,這樣可不行,我是獨一無二的,不能夠被復制

human chen = terry;

編譯器給這樣的提示:
Noname1.cpp:41:2: error: deleted function 'human::human(const human&)'
Noname1.cpp:59:15: error: used here

所以,總結起來,在使用拷貝構造函數時,有兩個需要注意的地方:

如果類當中有指向具有所屬關系的對象的指針時(human中的pbowl指向的是屬於human的bowl對象,每個human對象應該有專屬的bowl對象),我們必須自定義拷貝構造函數,為這個指針創建屬於自己的專屬對象。
如果這個類當中,有不具備可復制性的成員(例如name,rmb,wife等),為了防止對象被錯誤的復制(即使我們沒有定義拷貝構造函數,編譯器也會默認提供,真是多此一舉),我們必須用delete禁用拷貝構造函數,這樣才能保證對象不會被錯誤地復制。關於human的克隆技術,應當是被明令禁止(delete)的。

作者“我的第一本C++書”
 

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