C/C++编程：对象复制语意学

女爷i 2023-01-19 07:10 11阅读 0赞

当我们设计一个类时，并以一个类对象指定给另一个类对象时，我们由三种选择：

1.  什么也不做，让编译器实施默认行为
2.  提供一个`explicit copy assignment operator`
3.  明确的拒绝把一个类对象指定给另一个类对象

如果选择第3点：只需要将`copy assignment operator`声明为private，并且不提供其定义即可

*  把它设置为private，我们就不再运行在任何地点(除了在成员函数和此类的友元中)进行赋值操作
 *  不提供其函数定义，则一旦每个成员函数或者友元企图拷贝，程序在链接时就会失败，一般认为这和链接器的性质有关(也就是说并不属于语言本身的性质)，所以不是很令人满意

看个例子：

class Point{
        
    public:
    	Point(float x = 0.0, float y = 0.0);
    protected:
    	float _x, _y;
    };

上面没有禁止拷贝一个Point object。因此问题变成了：默认行为是否足够？

*  如果我们要支持的只是一个简单的拷贝操作，那么默认行为不但足够而且有效率，我们没有理由再自己提供一个copy assignment operator
 *  只有在默认行为所导致的语义不安全或者不正确时，我们才需要设计一个copy assignment operator

如果我们不对Point提供一个copy assignment operator，而只依赖默认的member copy，编译器会产生出一个实体吗？

*  这个答案和拷贝构造函数一样：实际上不会！
 *  由于该类已经有了bitwise copy语意，所以implicit copy assignment operator被视为毫无用处，也根本不会被合成出来

一个类对默认的copy assignment operator，在以下情况不会表现出bitwise copy语意：

*  当类内带一个member object，而**其类**有一个copy assignment operator时
 *  当类的base class有一个copy assignment operator时
 *  当类声明了任何virtual functions(我们一定不能拷贝右端类对象的vptr地址，因为它可能是一个派生类对象)
 *  当类继承自一个virtual base class(不管这个基类有没有拷贝运算符)时

C++标准提出copy assignment operator并不表示bitwise copy semantice是nontrivial。实际上，只有nontrivial instance才会被合成出来

也就是说：

Point a , b;
    a = b;

这样的赋值操作由bitwise copy完成，期间没有拷贝赋值运算符被调用。

现在这里导入一个copy assignment operator，用来声明该operator在继承下的行为：

inline Point& Point::operator=(const Point &p){
        
        _x = p._x;
        _y = p._y;
        return *this;
    }

现在虚拟派生一个Point3d class：

class Point3d : public virtual Point{
           
    public:
        Point3d(float  x = 0.0, float  y = 0.0, float z = 0.0)
            : Point(x, y), _z(z) {
        }
            
        virtual float z(){
        return _z;}
    protected:
        float _z;
    };

Point3d没有显示定义一个拷贝运算符，而且虚拟继承一个基类、基类有拷贝运算符，因此编译器需要为这个Point3d 合成一个拷贝运算符：

inline Point3d& Point3d::operator=(Point3d* const this, const Point3d &p){
        
    	// 调用基类的函数实体
    	this->Point::operator=(p);
    
    	_z = p._z;
        return *this;
    }

对于Vertex的拷贝运算符

// class Vertex : virtual public Point
    inline Vertex& Vertex::operator=(const Vertex &v){
        
    	this->Point::operator=(v);
    	_next = v._next;
    	return *this;
    }

那么对于Vertex3d（派生自Point3d和Vertex）的拷贝运算符

inline Vertex3d& Vertex3d::operator=(const Vertex3d &v){
        
    	this->Point::operator=(v);
    	this->Point3d::operator=(v);
    	this->Vertex::operator=(v);
    	// ...
    }

编译器如何能够在Point3d和Vertex的拷贝运算符中压抑Point的拷贝运算符呢？

*  编译器不能重复传统的constructor解决方案(附上额外的参数)。这是因为，和构造函数和析构函数不同的是，"取拷贝运算符地址"的操作是合法的
 *  因此，无法支持类似如下操作（经过验证，c++11也可以支持上面的操作了）：

typedef Point3d& (Point3d::*pmfPoint3d)(const Point3d&);
    
    pmfPoint3d pmf = &Point3d::operator=;

事实上，拷贝运算符在虚拟继承情形下的行为不佳，需要小心设计和说明。建议**尽可能的不要允许一个虚基类的拷贝操作**，甚至，**不建议在任何虚基类中声明数据**