複製建構函式、物件的指定


當您宣告一個物件時,您可以使用另一個物件將之初始化,例如:
SomeClass s1;
SomeClass s2 = s1;

這麼作的話,s1的屬性會一一的「複製」至s2的每一個屬性,下面這個程式是個簡單的示範,您進行物件的指定,而最後用&運算子取出物件 的記憶體 位址,您可以看到兩個物件所佔的位址並不相同:

#include <iostream>
using namespace std;

class Employee {
public:
Employee() {
_num = 0;
_years = 0.0;
}

Employee(int num, double years) {
_num = num;
_years = years;
}

int num() {
return _num;
}

double years() {
return _years;
}

private:
int _num;
double _years;
};

int main() {
Employee p1(101, 3.5);
Employee p2 = p1;

cout << "p1 addr:\t" << &p1 << endl;
cout << "p1.num: \t" << p1.num() << endl;
cout << "p1.years:\t" << p1.years() << endl;

cout << "p2 addr:\t" << &p2 << endl;
cout << "p2.num: \t" << p2.num() << endl;
cout << "p2.years:\t" << p2.years() << endl;

return 0;
}

執行結果:

p1 addr:        0x22ff60
p1.num:         101
p1.years:       3.5
p2 addr:        0x22ff50
p2.num:         101
p2.years:       3.5


然而這中間潛藏著一個危機,尤其是在屬性成員包括指標時,以 建 構函式、 解構函式 中的SafeArray類別來說,看看下面的程式問題會出在哪邊:
SafeArray arr1(10);
SafeArray arr2 = arr1;

表面上看起來沒有問題,但記得_array是int型態指標,而在解構函式是這麼寫的:
SafeArray::~SafeArray() {
    delete [] _array;
}

arr2複製了arr1的屬性,當然也包括了_array指標,如果arr1資源先被回收了,但arr2的_array仍然參考至一個已被回收資源的位 址,這時再存取該位址的資料就有危險,例如下面這段程式就可能造成程式不可預期的結果:
SafeArray *arr1 = new SafeArray(10);
SafeArray arr2 = *arr1;
delete arr1;

為了避免這樣的錯誤,您可以定義一個複製建構函式,當初始化時如果有提供複製建構函式,則會使用您所定義的複製建構函式,您可以在定義複製建構函式時,當 遇到指標成員時,產生一個新的資源並指定位址給該成員,例如:
  • SafeArray.h
class SafeArray { 
public:
int length;

// 複製建構函式
SafeArray(const SafeArray&);
// 建構函式
SafeArray(int);
// 解構函式
~SafeArray();

int get(int);
void set(int, int);

private:
int *_array;

bool isSafe(int i);
};

  • SafeArray.cpp
#include "SafeArray.h"

// 複製建構函式
SafeArray::SafeArray(const SafeArray &safeArray)
: length(safeArray.length) {
_array = new int[safeArray.length];

for(int i = 0; i < safeArray.length; i++) {
_array[i] = safeArray._array[i];
}
}

// 動態配置陣列
SafeArray::SafeArray(int len) {
length = len;
_array = new int[length];
}

// 測試是否超出陣列長度
bool SafeArray::isSafe(int i) {
if(i > length || i < 0) {
return false;
}
else {
return true;
}
}

// 取得陣列元素值
int SafeArray::get(int i) {
if(isSafe(i)) {
return _array[i];
}

return 0;
}

// 設定陣列元素值
void SafeArray::set(int i, int value) {
if(isSafe(i)) {
_array[i] = value;
}
}

// 刪除動態配置的資源
SafeArray::~SafeArray() {
delete [] _array;
}

如果屬性成員中有指標型態,除了為物件始化撰寫複製建構函式之外,最好再重載=指定運算子,因為=指定運算子預設也是將物件的屬性值一一複製過去,您應該 重載=指定運算子,在遇到指標成員時,產生位址上的資源複本,例如:
  • SafeArray.h
class SafeArray { 
public:
int length;

// 複製建構函式
SafeArray(const SafeArray&);
// 建構函式
SafeArray(int);
// 解構函式
~SafeArray();

int get(int);
void set(int, int);

// 重載=運算子
SafeArray& operator=(const SafeArray&);

private:
int *_array;

bool isSafe(int i);
};

  • SafeArray.cpp
#include "SafeArray.h"

// 複製建構函式
SafeArray::SafeArray(const SafeArray &safeArray)
: length(safeArray.length) {
_array = new int[safeArray.length];

for(int i = 0; i < safeArray.length; i++) {
_array[i] = safeArray._array[i];
}
}

// 重載=指定運算子
SafeArray& SafeArray::operator=(const SafeArray &safeArray) {
if(this != &safeArray) {
length = safeArray.length;

// 先清除原有的資源
delete [] _array;

_array = new int[safeArray.length];
for(int i = 0; i < safeArray.length; i++) {
_array[i] = safeArray._array[i];
}
}

return *this;
}

// 動態配置陣列
SafeArray::SafeArray(int len) {
length = len;
_array = new int[length];
}

// 測試是否超出陣列長度
bool SafeArray::isSafe(int i) {
if(i > length || i < 0) {
return false;
}
else {
return true;
}
}

// 取得陣列元素值
int SafeArray::get(int i) {
if(isSafe(i)) {
return _array[i];
}

return 0;
}

// 設定陣列元素值
void SafeArray::set(int i, int value) {
if(isSafe(i)) {
_array[i] = value;
}
}

// 刪除動態配置的資源
SafeArray::~SafeArray() {
delete [] _array;
}