1、第4章堆與拷貝構(gòu)造函數(shù)第1頁/共19頁4.1 關(guān)于堆C+C+程序的內(nèi)存格局通常分為四個(gè)區(qū)：程序的內(nèi)存格局通常分為四個(gè)區(qū)：1.1.全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)2.2.代碼區(qū)代碼區(qū)3.3.棧區(qū)棧區(qū)4.4.堆區(qū)堆區(qū)全局變量、靜態(tài)數(shù)據(jù)、常量存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)；所有類的成全局變量、靜態(tài)數(shù)據(jù)、常量存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)；所有類的成員函數(shù)和非成員函數(shù)代碼存放在代碼區(qū)；為運(yùn)行函數(shù)而分配的局員函數(shù)和非成員函數(shù)代碼存放在代碼區(qū)；為運(yùn)行函數(shù)而分配的局部變量、函數(shù)參數(shù)、返回?cái)?shù)據(jù)、返回地址等存放于棧區(qū)；余下的部變量、函數(shù)參數(shù)、返回?cái)?shù)據(jù)、返回地址等存放于棧區(qū)；余下的空間作為堆區(qū)。空間作為堆區(qū)。第2頁/共19頁4.2 需要new和dele

2、te的原因 從C+的立場來看，不使用malloc()函數(shù)的原因是它在分配空間的時(shí)候不能調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。類對象的建立包括分配空間、構(gòu)造結(jié)構(gòu)以及初始化，這些是由構(gòu)造函數(shù)統(tǒng)一完成的。void fn()Tdate * pD;pD=(Tdate *) malloc(sizeof(TDate);/free(pD); class TDatepublic:TDate(); /構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造函數(shù)void SetDate(int y, int m, int d);int IsLeapYear();void Print();private:int year, month, day;第3頁/共19頁4.2 需要new和d

3、elete的原因n如果構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用，則須在進(jìn)行內(nèi)存分配的malloc()調(diào)用時(shí)進(jìn)行，而malloc()僅是一個(gè)函數(shù)調(diào)用，沒有足夠的信息調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。pD從malloc()獲得只是一個(gè)含有隨機(jī)數(shù)據(jù)的類對象空間，須在內(nèi)存分配之后再進(jìn)行初始化。void fn()Tdate * pD;pD=(Tdate *) malloc(sizeof(TDate);pD-SetDate(2011,1,1);/free(pD); 第4頁/共19頁4.3 分配堆對象 C+的的new和和delete機(jī)制更簡單易懂。機(jī)制更簡單易懂。void fn()Tdate * pS;pS=new TDate; /分配堆空間并構(gòu)造分配

4、堆空間并構(gòu)造/delete pS; /析構(gòu)并將空間返還給堆析構(gòu)并將空間返還給堆 n如果分配局部對象，則在該局部對象退出作用域時(shí)自動調(diào)用析如果分配局部對象，則在該局部對象退出作用域時(shí)自動調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。但堆對象的作用域是整個(gè)程序生命期，所以除非程序構(gòu)函數(shù)。但堆對象的作用域是整個(gè)程序生命期，所以除非程序運(yùn)行完畢，否則堆對象的作用域不會到期。堆對象的析構(gòu)是在運(yùn)行完畢，否則堆對象的作用域不會到期。堆對象的析構(gòu)是在釋放堆對象語句釋放堆對象語句delete執(zhí)行之時(shí)。執(zhí)行之時(shí)。第5頁/共19頁4.3 分配堆對象 如果構(gòu)造函數(shù)有參數(shù)，則如果構(gòu)造函數(shù)有參數(shù)，則new后面的類類型也需要相應(yīng)的參數(shù)。后面的類類型也需要

5、相應(yīng)的參數(shù)。class TDatepublic:TDate(int y, int m, int d)year=y; month=m;day=d;private:int year, month, day;void fn()Tdate * pD;pD=new Tdate(2011,1,1); /delete pD; nnew根據(jù)參數(shù)匹配的原則來調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，如果寫成根據(jù)參數(shù)匹配的原則來調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，如果寫成pD=new Tdate;則由于則由于TDate類沒有提供無參的構(gòu)造函數(shù)而出錯(cuò)。類沒有提供無參的構(gòu)造函數(shù)而出錯(cuò)。第6頁/共19頁4.3 分配堆對象 從堆中還可以分配對象數(shù)組從堆中還可以分配對象數(shù)

6、組class Studentpublic:Student(char * pName=“no name”)strncpy(name,pName,sizeof(name); namesizeof(name)-1=0;private:char name40;void fn(int num)Student *pS=new Studentnum;/delete pS; n構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用num次，依次構(gòu)造次，依次構(gòu)造pS0到到pSnum-1。n從堆上分配對象數(shù)組，只能調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，不能調(diào)用任何其他構(gòu)從堆上分配對象數(shù)組，只能調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，不能調(diào)用任何其他構(gòu)造函數(shù)。造函數(shù)。第7頁/共19

7、頁4.4 拷貝構(gòu)造函數(shù) 如果希望生成一個(gè)對象的副本，可以創(chuàng)建一個(gè)新的如果希望生成一個(gè)對象的副本，可以創(chuàng)建一個(gè)新的對象，并將現(xiàn)有對象的數(shù)據(jù)成員值賦值給新對象的對象，并將現(xiàn)有對象的數(shù)據(jù)成員值賦值給新對象的相應(yīng)成員。這種方法可行，但繁瑣。更好的途徑是相應(yīng)成員。這種方法可行，但繁瑣。更好的途徑是使類具有某種復(fù)制本類對象的能力，這便是拷貝構(gòu)使類具有某種復(fù)制本類對象的能力，這便是拷貝構(gòu)造函數(shù)造函數(shù)(Copy Constructor)的功能。的功能。 拷貝構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的構(gòu)造函數(shù)，具有一般構(gòu)拷貝構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的構(gòu)造函數(shù)，具有一般構(gòu)造函數(shù)的特點(diǎn)，其作用是用一個(gè)已經(jīng)存在的對象去造函數(shù)的特點(diǎn)，其作用是用一

8、個(gè)已經(jīng)存在的對象去初始化一個(gè)新的同類對象。初始化一個(gè)新的同類對象。第8頁/共19頁4.4 拷貝構(gòu)造函數(shù) 可以根據(jù)實(shí)際問題的需要定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，以實(shí)可以根據(jù)實(shí)際問題的需要定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)同類對象之間數(shù)據(jù)成員的傳遞。如果沒有自定義現(xiàn)同類對象之間數(shù)據(jù)成員的傳遞。如果沒有自定義類的拷貝構(gòu)造函數(shù)，系統(tǒng)會自動生成一個(gè)默認(rèn)的拷類的拷貝構(gòu)造函數(shù)，系統(tǒng)會自動生成一個(gè)默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)，其工作方式是按成員初始化貝構(gòu)造函數(shù)，其工作方式是按成員初始化(memberwise initialization)，即通過依次拷，即通過依次拷貝每個(gè)非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員實(shí)現(xiàn)，如果成員是類對象，貝每個(gè)非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員實(shí)現(xiàn)，如果成員

9、是類對象，則調(diào)用其拷貝構(gòu)造函數(shù)或者默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)。則調(diào)用其拷貝構(gòu)造函數(shù)或者默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)。 拷貝構(gòu)造函數(shù)的形式：拷貝構(gòu)造函數(shù)的形式：類名類名(類名類名& 對象名對象名)形參是本形參是本類對象的類對象的引用引用第9頁/共19頁4.4 拷貝構(gòu)造函數(shù)class TPointpublic:TPoint (int x=0,int y=0)X=x;Y=y;TPoint (TPoint& p); /拷貝構(gòu)造函數(shù)int GetX() return X;int GetY() return Y;private:int X,Y;TPoint:TPoint (TPoint &p)X=p.X

10、;Y=p.Y;cout“拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用”endl;第10頁/共19頁4.4 拷貝構(gòu)造函數(shù) 普通構(gòu)造函數(shù)在對象創(chuàng)建時(shí)被調(diào)用，拷貝構(gòu)造函數(shù)在以下三種情況普通構(gòu)造函數(shù)在對象創(chuàng)建時(shí)被調(diào)用，拷貝構(gòu)造函數(shù)在以下三種情況下會被調(diào)用：下會被調(diào)用：1. 用類的一個(gè)對象去初始化該類的另外一個(gè)對象，例如：用類的一個(gè)對象去初始化該類的另外一個(gè)對象，例如：void main() TPoint A(1,2); TPoint B(A); /用對象用對象A初始化對象初始化對象B，拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用，拷貝構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用 /2. 函數(shù)的形參是類的對象，調(diào)用函數(shù)進(jìn)行形參和實(shí)參結(jié)合時(shí)，例如函數(shù)的形參是類的對象，調(diào)用函數(shù)進(jìn)行形參和

11、實(shí)參結(jié)合時(shí)，例如void f (TPoint p) /形參形參p用實(shí)參的值進(jìn)行構(gòu)造用實(shí)參的值進(jìn)行構(gòu)造 coutp.GetX ( )endl;第11頁/共19頁4.4 拷貝構(gòu)造函數(shù)3. 函數(shù)的返回值是類的對象，函數(shù)的返回值是類的對象，函數(shù)執(zhí)行完成返回調(diào)用者時(shí)，函數(shù)執(zhí)行完成返回調(diào)用者時(shí)，拷貝構(gòu)造函數(shù)會被調(diào)用。拷貝構(gòu)造函數(shù)會被調(diào)用。TPoint g( ) TPoint A(1,2); return A;void main( ) TPoint B; B=g( );說明說明：函數(shù)：函數(shù)g表面上將對象表面上將對象A返回給返回給主函數(shù)，但主函數(shù)，但A是局部對象，離開建立是局部對象，離開建立它的函數(shù)后就消亡了

12、，不可能在返它的函數(shù)后就消亡了，不可能在返回主函數(shù)后繼續(xù)生存，編譯系統(tǒng)在回主函數(shù)后繼續(xù)生存，編譯系統(tǒng)在處理這種情況時(shí)會在主函數(shù)中創(chuàng)建處理這種情況時(shí)會在主函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)的無名對象，該臨時(shí)對象一個(gè)臨時(shí)的無名對象，該臨時(shí)對象的生存期只在函數(shù)調(diào)用所處的表達(dá)的生存期只在函數(shù)調(diào)用所處的表達(dá)式中。執(zhí)行式中。執(zhí)行“return A;”時(shí)，實(shí)際上時(shí)，實(shí)際上是調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)將對象是調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)將對象A復(fù)制到復(fù)制到臨時(shí)對象中。表達(dá)式臨時(shí)對象中。表達(dá)式 B=g( );計(jì)算完計(jì)算完畢后，臨時(shí)對象自動消失。畢后，臨時(shí)對象自動消失。第12頁/共19頁4.4 拷貝構(gòu)造函數(shù) 一般規(guī)定，創(chuàng)建的臨時(shí)對象，只在創(chuàng)建它們的外

13、部表達(dá)式中有效。一般規(guī)定，創(chuàng)建的臨時(shí)對象，只在創(chuàng)建它們的外部表達(dá)式中有效。Student fn()Student ms(“Randy”);return ms;void main()Student &ref=fn();/. n 因?yàn)橥獠勘磉_(dá)式因?yàn)橥獠勘磉_(dá)式Student &ref=fn(); 到分號處結(jié)束，之后從到分號處結(jié)束，之后從fn()返回的臨返回的臨時(shí)對象不再有效，即時(shí)對象不再有效，即ref所引用的目標(biāo)不復(fù)存在。所引用的目標(biāo)不復(fù)存在。第13頁/共19頁4.5 深拷貝和淺拷貝 在默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)中，拷貝的在默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)中，拷貝的方式是逐個(gè)成員依次復(fù)制。但一個(gè)方式是逐個(gè)成員

14、依次復(fù)制。但一個(gè)對象可能會擁有某些資源，當(dāng)構(gòu)造對象可能會擁有某些資源，當(dāng)構(gòu)造函數(shù)為其分配了一個(gè)資源函數(shù)為其分配了一個(gè)資源( (例如堆例如堆內(nèi)存內(nèi)存) )的時(shí)候，如果拷貝構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候，如果拷貝構(gòu)造函數(shù)簡單地制作了一個(gè)指向該資源的副簡單地制作了一個(gè)指向該資源的副本，而不是重新分配，就會出現(xiàn)兩本，而不是重新分配，就會出現(xiàn)兩個(gè)對象擁有同一個(gè)資源，當(dāng)對象析個(gè)對象擁有同一個(gè)資源，當(dāng)對象析構(gòu)時(shí)，資源會被返還兩次。這種復(fù)構(gòu)時(shí)，資源會被返還兩次。這種復(fù)制對象成員，但不復(fù)制資源的方式制對象成員，但不復(fù)制資源的方式稱為稱為淺拷貝淺拷貝。第14頁/共19頁4.5 深拷貝和淺拷貝 如果創(chuàng)建一個(gè)對象時(shí)，分配如果創(chuàng)建一個(gè)

15、對象時(shí)，分配了資源就需要定義自己的拷貝了資源就需要定義自己的拷貝構(gòu)造函數(shù)來改變?nèi)笔〉闹鸪蓡T構(gòu)造函數(shù)來改變?nèi)笔〉闹鸪蓡T拷貝的方式，不但拷貝成員，拷貝的方式，不但拷貝成員，也拷貝資源，這種方式稱為也拷貝資源，這種方式稱為深深拷貝拷貝。通常，如果類需要析構(gòu)。通常，如果類需要析構(gòu)函數(shù)來釋放資源的話，那么它函數(shù)來釋放資源的話，那么它也需要一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)。也需要一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)。第15頁/共19頁4.6 無名對象 可以直接調(diào)用構(gòu)造函數(shù)產(chǎn)生無名對象。可以直接調(diào)用構(gòu)造函數(shù)產(chǎn)生無名對象。void fn()Student(“Randy”); /.n 無名對象可以作為實(shí)參傳遞給函數(shù)，可以用來拷貝構(gòu)造一個(gè)新對象，也

16、無名對象可以作為實(shí)參傳遞給函數(shù)，可以用來拷貝構(gòu)造一個(gè)新對象，也可以初始化一個(gè)引用。可以初始化一個(gè)引用。void fn(Student & s);void main()Student &refs= Student(“Randy”);Student s= Student(“Randy”);fn(Student(“Randy”);第16頁/共19頁4.7 構(gòu)造函數(shù)用于類型轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換用戶自定義的類類型需要定義含有一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。轉(zhuǎn)換用戶自定義的類類型需要定義含有一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。class Student()public:Student(char *);/.;n 因?yàn)橛幸驗(yàn)橛蠸t

17、udent(char *)的構(gòu)造函數(shù)，又有函數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，又有函數(shù)fn(Student & s)，于是，于是fn(“Jenny”)被被認(rèn)為是認(rèn)為是fn(Student(“Jenny”) ，予以匹配。，予以匹配。void fn(Student & s);void main()fn(“Jenny”);第17頁/共19頁4.7 構(gòu)造函數(shù)用于類型轉(zhuǎn)換n 構(gòu)造函數(shù)用于類型轉(zhuǎn)換時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：構(gòu)造函數(shù)用于類型轉(zhuǎn)換時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：1.只會嘗試含有一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)只會嘗試含有一個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)2.如果存在二義性，則放棄嘗試如果存在二義性，則放棄嘗試class Student()public:Student(c