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当心编译器生成的隐含成员函数

楼主#
更多 发布于:2004-05-10 22:45
“听说最近新开了家超市?”

  “是啊,我去过了,什么都没有!”

  “真的?什么都没有?”

  “我骗你干什么!只有些牙膏、牙刷、洗衣粉……真的什么都没有。”

  习以为常的东西总是容易被忽略。在生活中我们可以对这些经常见到的东西视而不见,但在代码中千万不要这样作。

  问题:下面这个类有几个成员函数?

   class X

     {

         int value;

     };

  “这么简单的问题还问!我当然知道,编译器会为没有构造函数的类生成一个缺省构造函数,为没有拷贝构造函数的类生成一个拷贝构造函数,为没有析构函数的类生成一个析构函数,为没有拷贝赋值操作符的类生成一个拷贝赋值操作符,所以它有四个隐含成员函数。”

  是的,回答是正确的,但仅限于知道是不行的,必须把它牢牢的记住,直到你一看到这个定义眼前就能浮现出下面的定义:

  class X

  {

      int Value;

   public:

     X();

     X(const X;);

     X; operator = (const X;);

     ~X();

  };

  为什么这样说呢?因为尽管在回答上面的问题时大家都能答对,但在实际应用时却常常把它忽略掉。让我们看一个例子:

  比如我们要实现一个“智能指针”(什么类型的?什么类型都行,这与本题无关),这,通常都会这样写:

  template

   smart_ptr...

  现在我们要为它写一个拷贝构造函数和一个拷贝赋值操作符……等一下。

  我们这个智能指针是为了在某一应用范围内代替指针的,我们应该让它支持指针的一些特性,如自动类型转换的初始化(拷贝构造)和赋值。而类模板和真正的指针是不一样的,即使一个Derived*是一个Base*,但一个smart_ptr却不是一个smart_ptr,从smart_ptr到smart_ptr的转换不是编译器自动支持的,我们必须为它写一些代码来做这件事。该怎么做呢?很简单:

   template

   smart_ptr

   {

        T* ptr_data;

    public:

      T* get_ptr();

      template

      smart_ptr(const smart_ptr ; Source)

     {

         ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

     template

     smart_ptr ; operator = (const smart_ptr ; Source)

     {

       ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

   };

  这样当我们用smart_ptr初始化smart_ptr的时候,编译器会自动为smart_ptr类生成一个参数为const smart_ptr; 的构造函数,用smart_ptr::get_ptr()的返回值(类型为Derived*)初始化smart_ptr::ptr_data(类型为Base*),而编译器会在这里进行类型检查,其检查结果和直接使用指针类型时一样。现在你松了一口气——一切OK,大功告成……可是你错了!

  当你写下这样一段代码时:

      smart_ptr a;

       ...

      smart_ptr b(a);

      smart_ptr c;

     c = a;

  你会发现,它并没有调用你的构造函数的赋值操作符。什么原因呢?原因很简单:当你没有写拷贝构造函数时,编译器会为你生成一个隐含的拷贝构造函数。而拷贝构造函数的定义是“类X的拷贝构造函数是指第一个参数为const X;、X;、volatile X;或const volatile X;,并且没有其它参数或其它参数都有缺省值的非模板形式的构造函数”,因此上templatesmart_ptr(const smart_ptr ; Source)这个构造函数并不是拷贝构造函数,由于这个原因,编译器会为你生成一个隐含的拷贝构造函数。事实上你的类是这个样子的:

   template

   smart_ptr

   {

      T* ptr_data;

   public:

     T* get_ptr();

     //以下是编译器自动生成的三个成员函数

     smart_ptr(const smart_ptr;);

     smart_ptr; operator = (const smart_ptr;);

     ~smart_ptr();

 

     template

     smart_ptr(const smart_ptr ; Source)

     {

       ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

     template

     smart_ptr ; operator = (const smart_ptr ; Source)

     {

       ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

   };

  现在我们看的很清楚了:由于smart_ptr(const smart_ptr;);这个函数的存在,在编译代码smart_ptr b(a);编译器找到了一个类型符合的非模板构造函数,它就会调用这个函数而不会去实例化你的模板形式的构造函数。同样道理,你的模板形式的赋值操作符也不是拷贝赋值操作符,编译器同样会为你生成一个从而阻止了模板的实例化。

  解决办法很简单,既然编译器要调用拷贝构造函数和拷贝赋值操作符,而隐含的成员又不符合要求,我们就自己写一个来代替它们:

   template

   smart_ptr

   {

      T* ptr_data;

   public:

     T* get_ptr() const;//返回封装的指针,可能还需要做一些附加操作,取决于你的智能指针的设计逻辑。

 

     //自己的拷贝构造函数和拷贝赋值操作符:

     smart_ptr(const smart_ptr;)

     {

       ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

     smart_ptr; operator = (const smart_ptr;);

     {

       ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

 

     template

     smart_ptr(const smart_ptr ; Source)

     {

       ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

     template

     smart_ptr ; operator = (const smart_ptr ; Source)

     {

       ptr_data = Source.get_ptr();

       //其它处理

     }

   };

  事实上在《C++ STL 中文版》中auto_ptr的实现代码中就是这样实现的。

 

 

  注:在Nicolai M.Josuttis编写的《C++ 标准程式库》(我读的是侯捷和孟岩的译本)中把这种构造函数称为“模板形式的拷贝构造函数”(原译文为“template形式的copy建构式”)是一种不很严密的说法,容易让人误解。事实上这种模板形式的构造函数不属于拷贝构造函数。

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1楼#
发布于:2004-05-11 00:15
[face=隶书]
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2楼#
发布于:2004-06-22 21:22

...

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