C++基础知识--DAY4

今天主要讲的是类中除了构造器析构器以外的拷贝构造器，运算符重载等问题

首先是拷贝构造器

1. copy constructor（拷贝构造）

其也是构造器，其地位和constructor的地位是一样的

（1）  由普通数值做参数完成构造，constructor

这个就是一种构造，这种数值类型的构造器主要的列表形式为：

（2）  由同类对象做参数完成构造，copy constructor

拷贝构造器最简单的举例

如果不写那一段拷贝构造器则会发生报错，报错提示为：error: no matching constructor for initialization of 'Date'
Date d(2016,8,8);

因此此已经为一种深拷贝了，所以说需要我们认为构造拷贝构造器

另外一种情况，若上面的程序加入Date dd(d);dd.dis()，则这个也可以直接输出和d一样的数据，发生这种可以直接完成拷贝的原因是系统提供了默认的拷贝构造器，格式比较固定,一经实现，不复存在

（3）拷贝构造器的格式

class A

{

　　A(const A &another)

　　拷贝构造体

}

（4）拷此贝构造规则，不是空的，提供了一个等位拷贝机制

（5）  系统提供的默认拷贝构造器是一种浅拷贝，shallow copy

如果对象中不含有堆上的空间（指针指向的空间），此时浅拷贝可以满足需求，此时我们是不需要自实现的

（6）  deep copy

如果对象中含有堆上的空间（通过*来实现），此时浅拷贝不能满足需求，需要自实现，浅拷贝会带来重析构，即double free

以下两种情况

这种情况是完全没有问题的，即申请一个对象，使这个对象指向堆上的一段空间，这段代码使用的是系统的默认存在的拷贝构造器

但是下列情况就是有问题的

这种情况存在的问题就是

因为等位拷贝的原因，比如在上面的代码中，我们由于在拷贝时采用等位拷贝，因此在拷贝时，将a1的地址拷贝给a2的地址，那么堆上的空间“C++ is the …..”就是同时被两个地址所指向，在进行析构时，两个地址均会进行一次析构，因此堆上的空间“C++ is the …..”会被释放两次，造成double free,因此此时我们需要自实现拷贝析构器

（7）  拷贝析构器实现的原理

如上所示，发生double free的原因是两个地址指向了堆上的同一段空间，如下图所示

因此为了解决这个问题，我们需要做的就是将堆上的空间拷贝一份，实现每个地址指向一段堆上的空间，并且两段堆上的空间的内容是一样的

因此首先应该是申请一段堆空间

深拷贝的原理即为

注意，两个指针的地址并未发生拷贝，而是首先在堆上申请了一段空间，然后将语句拷贝到新申请的空间中去，即a1,a2不进行复制拷贝等活动

（8）  同类对象方法中进行穿参可以访问其私有成员，其他则不可以,拷贝构造器主要用于传参和返值

另一种情况

也是属于拷贝构造器

传参的另一种情况

相当于实参到形參有一个拷贝，因此也是会发生两次构造，两次析构，但是如果改成引用，则只会发生一次析构。

2.  课堂实战，mystring

（1）  sizeof(string)会出现版本的差异，我们主要考虑版本为4的情况

（2）  string本质是对char *的包装

（3）  默认参数做标记位

构造顺序和析构顺序相反，先构造的后析构。

下面在程序代码的层面上对mysyting来进行具体的解释

a. 参见如下的代码

在代码中，我们并未对string定义任何的东西，但是我们最终的输出为空格和china这两个，说明C++内部有对string是有相关的定义的，因此我们利用mystring来对其内部机制做一个深入的理解

因此我们为了自己实现这个功能，我们需要写一个构造器，对于者两种情况，实际上是可以写两个构造器的，

对于string s来说，相当于是建立一个空的构造器，内部只有一个字符串\0，因此我们可以将其写为

即建立一个新的空间，在这个空间中拷贝上\0

对于string s1="china"，这个是需要创建一个新的空间并对这个空间赋值

为了将这两种情况和并在一起，我们将最终构造器的代码写成如下

b. 上述情况是考虑的是数值等对其进行赋值，对于更多的时候，可能是对象对其进行赋值

把对象s2的内容赋给对象s1,为了实现这种赋值，我们引入拷贝构造器

c. 在上面的情况中，对于string s1="china"，可以直接将字符串进行赋值的原因是因为我们对赋值运算符=进行了重载

d. 对于 >   <    ==    >=    <=,C++的string中也对其进行了相应的定义

为了在mystring中相应的功能，我们编写了如下的程序

e. 我们可以见如下代码

对于字符串来说可以直接相加减也是C++相对于 C语言的扩展，因此我们也可以自己实现运算符重载+

f. 也可以实现＋＝的运算符重载

3. this 指针

系统在创建对象时，默认生成的指向当前对象的指针，其应用是避免了名相同的问题，如果重名了系统采用的是就近原则，可以实现串联调用

（1）  this 的使用，在哪里可以用

打印出相同的地址，说明this确实是指向当前位置的指针

（2）  this指针以什么样的形式存在

this作为函数参传隐式传进来，是不占用对象的体积大小

不论是否有this指针，Stu的大小是不变的

（3）  使用this指针有什么好处

下面存在一种问题

对于这种情况，系统会报错，因为他分不清楚是在私有成员的name还是在函数形參的name，因此我们常常使用this指针指明是具体的哪一个name

好处：

a. 避免形參与数据成员重名

b. 可以实现链式表达（串联,a=b=c）

c. 赋值运算符重载

用一个已有对象，给另一个已有对象赋值，两个对象均已创建结束后，发生的赋值行为

类名

{

类名&operator=(const类名&源对象)

拷贝体

}

class A

{

A& operator=(const A& another)

{

//函数体

return *this;

}

}

注意以下两种情况的区别

第一种情况是利用已有变量创建一个新的变量，第二种就是首先创建一个新的变量，再给其赋值

d. 系统提供默认的赋值运算符重载，也是一种浅赋值行为，如果对象中不存在由*构成的堆空间，此时默认也是满足需求的

赋值运算符重载的格式比较固定，A& operator=(const A& another)，一旦发生自实现，即默认不存在

e. operator特性

系统提供默认的赋值运算符重载，一经实现，不复存在

A. 系统提供的也是等位拷贝，也就是浅拷贝，会造成内存泄漏，重析构

B. 要实现深深的赋值，必须自定义

自实现需要            1 自赋值

C. 解决的问题        2 内存泄漏

3 重析构

D. 返回引用，且不能用const修饰，string a,b,c; (a=b)=c; (a+b)=c

（4）  运算符重载=  mystring operator = (const string & another)

（5）  运算符重载==   >   < >=   <=

（6）  运算符重载+

+的运算符重载的原理是，本身是有两个变量的，然后我们将生成一个变量，但是生成变量的同时也会产生一个存储空间，因此我们首先将其释放掉，然后开辟一个两个字符串长度的空间

因此写出来的代码为

（7）  运算符重载+=

+=要做的事情是，假设本身有一个空间内部有10个存储单位，另一个空间内部有15个存储单位，现在要做的事情就是将这个有10个存储单位的空间扩容

realloc()的工作原理是：如果在所需要的分配的空间处有空间的话，那么就将直接将其扩容，如果在所需要分配的空间不够空间来分配，那么就在新的地方开辟一个空间，将原始的数据拷贝到新的空间中。

4. C语言返回栈对象

中间变量：下面这段程序

返回的a是存储在CPU中的

因此可以得出结论：栈上的对象是可以返回的，不可以返回栈上对象的引用，如上，如果返回对象的引用，因此相当于将其作用域扩展到main函数，但是刚刚扩展到main函数后，func这一段空间已经消失了。

（1）  RVO/NRVO

（具名）返回值优化，是这么一种优化机制：当函数需要返回一个对象时，如果自己构建一个临时对象用户返回，那么这个临时对象会消耗一个析构函数的调用，一个复制构造函数的调用以及一个析构函数的调用的代价，通过优化的方式，可以减小这些开销,以下有几种情况

(a) 直接返回A()，不具名的情况

(b)具名情况

所得的结果在不同平台有差异，

优化的本质：在main函数调用foo之前，会在自己的栈帧中开辟一个临时空间，该空间的地址作为隐藏参数传递给foo,在需要返回对象A之前，就在这个临时空间构造一个A a，然后这个空间的地址再利用寄存器eax返回给main函数，这样main函数就能获得foo的返回值了

（c）赋值情况

这种情况所得的结果为：

说明在调用的时候，首先是r产生了一个空间，然后调用foo产生了一个空间，然后将foo产生空间的内容赋值给r空间，然后再进行析构。

5. 对象数组

（1）  对象数组中，有100对象，就会发生100次构造

（2）  构造器无论是重载还是默认参数，一定要把系统默认的无参构造器包含进来，不然生成数组的时候会有些麻烦

（3）  二段式初始化

在对象数组中，要求对象必须包含默认无参构造器的情况，但有时，默认无参构造器并不能完全满足我们的要求，可能需要再次初始化。

二段式初始化，常将默认无参构造器置为空，然后再次调用初始化函数

其中，对象数组就是二段初始化的原因之一