что такое конструктор копирования

BestProg

С++. Конструктор копирования. Примеры использования. Передача объекта класса в функцию. Возврат класса из функции

В данной теме рассмотрена работа конструктора копирования на примере unmanaged ( native ) классов. При рассмотрении данной темы рекомендуется прочитать тему:

Содержание

Поиск на других ресурсах:

1. Какое назначение конструктора копирования ( copy constructor )?

Конструктор копирования – это специальный конструктор, который позволяет получить идентичный к заданному объект. То есть, с помощью конструктора копирования можно получить копию уже существующего объекта. Конструктор копирования еще называется инициализатором копии ( copy initializer ). Конструктор копирования должен получать входным параметром константную ссылку ( & ) на объект такого же класса.

⇑

2. В каких случаях вызывается конструктор копирования?

Конструктор копирования вызывается в случаях, когда нужно получить полную копию объекта. В C++ полная копия объекта нужна в трех случаях.

Случай 2. Когда нужно передать объект в функцию как параметр-значение. В этом случае создается полная копия объекта.

Случай 3. Когда нужно вернуть объект из функции по значению. В этом случае также создается полная копия объекта.

⇑

3. В каких случаях целесообразно использовать конструктор копирования?

Если в классе нету динамического выделения памяти для данных, то конструктор копирования можно не использовать. В этом случае побитового копирования (по умолчанию) достаточно для корректной работы класса. Исключение, если при инициализации объекта другим объектом нужно установить некоторые специальные условия копирования.

⇑

4. Пример объявления конструктора копирования в классе, где нет динамического выделения памяти

Данный пример носит демонстрационный характер. Для класса, где нет динамического выделения памяти использовать конструктор копирования необязательно.

Демонстрация использования конструктора копирования в некотором программном коде (методе)

⇑

5. Пример передачи объекта класса в функцию как параметр-значение

Использование функции в другом программном коде

⇑

6. Пример возврата объекта класса из функции по значению с помощью конструктора копирования

Объявление класса точно такое же как в п. 4.

Демонстрация использования функций

⇑

7. Как осуществляется копирование объектов, когда в классе отсутствует конструктор копирования?

Если в классе не объявлен конструктор копирования, то используется конструктор копирования, который автоматически генерируется компилятором. Этот конструктор копирования реализует побитовое копирование для получения копии объекта.

Побитовое копирование есть приемлемым для классов, в которых нет динамического выделения памяти. Однако, если в классе есть динамическое выделение памяти (класс использует указатели), то побитовое копирование приведет к тому, что указатели обоих объектов будут указывать на один и тот же участок памяти. А это ошибка.

Источник

Урок №141. Конструктор копирования

Обновл. 13 Сен 2021 |

Вспомним все типы инициализации, которые поддерживает язык C++: прямая инициализация, uniform-инициализация и копирующая инициализация.

Конструктор копирования

Рассмотрим примеры всех вышеприведенных инициализаций на практике, используя следующий класс Drob:

Мы можем выполнить прямую инициализацию:

В C++11 мы можем выполнить uniform-инициализацию:

И, наконец, мы можем выполнить копирующую инициализацию:

С прямой инициализацией и uniform-инициализацией создаваемый объект непосредственно инициализируется. Однако с копирующей инициализацией дела обстоят несколько сложнее. Мы рассмотрим это детально на следующем уроке. Но перед этим нам еще нужно кое в чём разобраться.

Рассмотрим следующую программу:

Результат выполнения программы:

Рассмотрим детально, как работает эта программа.

Конструктор копирования — это особый тип конструктора, который используется для создания нового объекта через копирование существующего объекта. И, как в случае с конструктором по умолчанию, если вы не предоставите конструктор копирования для своих классов самостоятельно, то язык C++ создаст public-конструктор копирования автоматически. Поскольку компилятор мало знает о вашем классе, то по умолчанию созданный конструктор копирования будет использовать почленную инициализацию. Почленная инициализация означает, что каждый член объекта-копии инициализируется непосредственно из члена объекта-оригинала. Т.е. в примере, приведенном выше, dCopy.m_numerator будет иметь значение sixSeven.m_numerator ( 6 ), а dCopy.m_denominator будет равен sixSeven.m_ denominator ( 7 ).

Так же, как мы можем явно определить конструктор по умолчанию, так же мы можем явно определить и конструктор копирования. Конструктор копирования выглядит следующим образом:

Источник

Конструкторы копий и операторы присваивания копий (C++)

Начиная с C++ 11, в языке поддерживаются два вида присваивания: копирование назначения и Перемещение. В этой статье «присваивание» означает «присваивание копированием», если явно не указано другое. Сведения о назначении Move см. в разделе конструкторы Move и операторы присваивания перемещения (C++).

Как при операции назначения, так и при операции инициализации выполняется копирование объектов.

Назначение: когда значение одного объекта присваивается другому объекту, первый объект копируется во второй объект. Поэтому

Инициализация: инициализация происходит при объявлении нового объекта, когда аргументы передаются в функции по значению или когда значения возвращаются из функций по значению.

Можно определить семантику копии объектов типа класса. Рассмотрим для примера такой код:

Предыдущий код может означать «копировать содержимое FILE1.DAT в FILE2.DAT» или «игнорировать FILE2.DAT и сделать b вторым дескриптором FILE1.DAT». Необходимо вложить соответствующую семантику копирования в каждый класс следующим образом.

С помощью конструктора копии.

Если конструктор копии не объявлен, компилятор создает конструктор копии для каждого члена. Если оператор присваивания копированием не объявлен, компилятор создает оператор присваивания копированием для каждого члена. Объявление конструктора копии не подавляет созданный компилятором оператор присваивания копий, и наоборот. При реализации любого из этих способов рекомендуется также реализовать другой способ, чтобы значение кода было четким.

Конструкторы копии, создаваемые компилятором

Если виртуальные базовые классы инициализируются конструкторами копии, создаются компиляторами или определяются пользователем, они инициализируются только один раз, во время создания.

Дополнительные сведения о перегруженных операторах присваивания см. в разделе назначение.

Источник

🛠 Побитовое и почленное копирование в C++

Поверхностное копирование

Этот метод отлично работает, когда ни один из членов класса не является сырым указателем. Поскольку конструктор копирует только содержимое указателей вместо данных, на которые те ссылаются, мы получаем два объекта, ссылающихся на один и тот же адрес в памяти. Эти объекты не являются независимыми копиями – если мы изменим один из них, изменение будет видно и в другом.

Поверхностное (неглубокое) копирование – простой и дешевый способ, который можно реализовать просто копируя каждый бит объекта. Такой способ известен и как побитовое копирование.

Чтобы продемонстрировать, как работает неглубокое копирование, давайте взглянем на простой класс прямоугольника:

Поскольку этот класс не содержит указателей, созданного компилятором конструктора копирования достаточно для получения независимых копий. В функции main мы создаем новый экземпляр на основе существующего объекта, затем вносим изменения в один объект и отображаем оба. Ниже показан код функции main и результат её работы:

Функция main Результат main

Измененный класс Rectangle

Выполнение той же функции main выдает другой результат:

Новый результат main

Диаграмма, иллюстрирующая поверхностное копирование » data-src=»https://media.proglib.io/posts/2021/06/05/69e0c06736f799d8d4fa6869f41f0a77.png» > Диаграмма, иллюстрирующая поверхностное копирование

Глубокое копирование ещё называют почленным. Чтобы реализовать его для нашего класса, нужно более подробно изучить конструктор копирования и оператор присваивания.

Конструктор копирования и оператор присваивания

Конструктор копирования позволяет создать новый экземпляр класса, который является точной копией существующего. Объявление конструктора копирования выглядит следующим образом:

Как и любой другой конструктор он не возвращает значения и обычно принимает в качестве аргумента ссылку (константу) на исходный объект. Строго говоря, внутри конструктора копирования мы можем делать все, что захотим, но чтобы избежать путаницы, рекомендуется реализовать ожидаемое поведение. Также возможно, что нам захочется предотвратить копирование экземпляров классов. В таком случае можно удалить конструктор копирования:

Конструктор копирования вызывается многократно в разных ситуациях. Самый очевидный случай – когда мы явно создаем новый объект на основе другого экземпляра класса:

Всякий раз, когда объект передается функции по значению, копия аргумента должна быть создана, поэтому конструктор копирования вызывается для инициализации локального аргумента. Именно поэтому нельзя передавать аргументы по значению конструктору копирования – это запустит бесконечную рекурсию.

Мы должны помнить, что конструктор копирования по-прежнему является конструктором и используется только для инициализации нового объекта. Но как быть, если мы хотим присвоить значение экземпляра существующему объекту?

Оператор присваивания – это метод, который используется для выполнения присваивания. Как и в случае с конструктором копирования, C++ предоставляет оператор присваивания по умолчанию.

Пример объявления оператора присваивания:

Оператор присваивания и конструктор копирования реализованы аналогично, хотя есть некоторые заметные различия. Во-первых, мы видим, что оператор присваивания возвращает ссылку на экземпляр, потому что в C ++ разрешены объединенные в цепочку присваивания:

В приведённом выше примере оператор присваивания вызывается для rectangle2 с rectangle3 в качестве аргумента. Затем оператор для rectangle1 вызывается со ссылкой, возвращенной из предыдущего вызова в качестве аргумента. Также необходимо учитывать возможность самоприсваивания:

Наконец, в отличие от конструктора копирования, оператор присваивания перезаписывает существующие объекты, ресурсы которых могут быть выделены в куче. Он должен освободить эти ресурсы, чтобы предотвратить утечку памяти.

При определении этих методов нужно всегда помнить о правиле трех. Оно гласит, что если класс определяет один из следующих методов, он должен явно определить все три метода:

Реализация глубокого копирования

Конструктор копирования для класса Rectangle выглядит следующим образом:

Добавив эти методы в класс, запускаем основную программу, чтобы убедиться в независимости копий:

Новый результат main Диаграмма, иллюстрирующая глубокое копирование » data-src=»https://media.proglib.io/posts/2021/06/05/836793ff66a4c535cc6fdfee1520d750.png» > Диаграмма, иллюстрирующая глубокое копирование

Выводы

Предоставляемые C++ по умолчанию к онструктор копирования и оператор присваивания выполняют поверхностное копирование, которое подходит для классов без указателей. В классах с динамически выделенными членами конструктор копирования и оператор присваивания должны быть определены таким образом, чтобы они выполняли глубокое копирование.

Источник

Конструктор копирования в С++

Когда новички изучают программирование, первым делом, при рассмотрении новой темы, возникает вопрос – для чего необходима та или иная “вещь” о которой сейчас предстоит узнать. Ответим сразу на этот вопрос: “Зачем нужен конструктор копирования?”.

Конструктор копирования необходим для того, чтобы мы могли создавать “реальные” (а не побитовые) копии для объектов класса. Такая копия объекта может понадобиться в следующих случаях:

При передаче объекта в функцию как параметра по значению, эта функция начнет работать с его побитовой копией, а не с полями самого объекта. Допустим определены конструктор и деструктор класса. Первый память выделяет, а второй её освобождает. Во время работы функции, указатель побитовой копии объекта указывает на адрес памяти, где расположен оригинальный объект.

В то время, когда работа функции завершается – удаляется и побитовая копия объекта. При ее удалении обязательно сработает определённый деструктор и освободит ту память, что занята объектом-оригиналом. Программа продолжит работу, и при завершении работы, деструктор сработает повторно, пытаясь освободить все тот же отрезок памяти. Это вызовет ошибку программы.

Использование конструктора копирования – прекрасный способ обойти эти ошибки и проблемы. Он создаст “реальную” копию объекта, которая будет иметь личную область динамической памяти.

Конструктор копирования синтаксически выглядит так:

Ниже разберём несложный, но очень показательный пример. В нём будут рассмотрены все 3 случая в которых желательно применять конструктор копирования. Будет создан класс, содержащий конструктор без параметров, конструктор копирования и деструктор.

Чтобы пример был не слишком громоздким, конструкторы и деструктор будут выводить на экран сообщения типа “Сработал конструктор”, “Сработал дектруктор”… Выделять и освобождать память не будем.

Нам отлично будет видно сколько раз сработают конструкторы а сколько раз деструктор. Очевидно, что деструктор (если бы он освобождал память) не должен срабатывать большее количество раз, чем конструктор, выделяющий память.

Конструктор без параметров будет вызываться во время создания новых объектов класса. Конструктор копирования – во время создания копий объекта. Деструктор срабатывает при удалении и реального объекта и его копии. В теле функций все описано подробно и не требует дополнительных комментариев.

Запустив программу увидим в консоли следующее:

При выходе из этой функции сработал деструктор, так как копия объекта уничтожается. Кстати, то, что передача объекта как параметра по значению, вызывает конструктор копирования, служит отличным поводом для передачи объекта по ссылке. Это сэкономит и время и память.

Если же мы закомментируем /*конструктор копирования*/ в классе и снова запустим программу – увидим, что конструктор без параметров сработает 2 раза, а деструктор – пять раз отработает.

В этой ситуации, если бы деструктор освобождал память — в программе возникла бы ошибка.

Источник