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C++ Gossip - 物件基礎《封裝的進階議題》複製建構函式、物件的指定

C++ Gossip - 物件基礎《封裝的進階議題》複製建構函式、物件的指定

當您宣告一個物件時,您可以使用另一個物件將之初始化,例如:
SomeClass s1;
SomeClass s2 = s1;


這麼作的話,s1的屬性會一一的「複製」至s2的每一個屬性,下面這個程式是個簡單的示範,您進行物件的指定,而最後用&運算子取出物件的記憶體位址,您可以看到兩個物件所佔的位址並不相同:

#include <iostream>
using namespace std;

class Employee {
public:
    Employee() {
        _num = 0;
        _years = 0.0;
    }
   
    Employee(int num, double years) {
        _num = num;
        _years = years;
    }
   
    int num() {
        return _num;
    }
   
    double years() {
        return _years;
    }
   
private:
    int _num;
    double _years;         
};

int main() {
    Employee p1(101, 3.5);
    Employee p2 = p1;

    cout << "p1 addr:\t" << &p1 << endl;
    cout << "p1.num: \t" << p1.num() << endl;
    cout << "p1.years:\t" << p1.years() << endl;
        
    cout << "p2 addr:\t" << &p2 << endl;   
    cout << "p2.num: \t" << p2.num() << endl;
    cout << "p2.years:\t" << p2.years() << endl;
   
    return 0;
}
執行結果:
p1 addr:        0x22ff60
p1.num:         101
p1.years:       3.5
p2 addr:        0x22ff50
p2.num:         101
p2.years:       3.5

然而這中間潛藏著一個危機,尤其是在屬性成員包括指標時,以 訪客無法瀏覽此圖片或連結,請先 註冊登入會員 中的SafeArray類別來說,看看下面的程式問題會出在哪邊:
SafeArray arr1(10);
SafeArray arr2 = arr1;


表面上看起來沒有問題,但記得_array是int型態指標,而在解構函式是這麼寫的:
SafeArray::~SafeArray() {
    delete [] _array;
}


arr2複製了arr1的屬性,當然也包括了_array指標,如果arr1資源先被回收了,但arr2的_array仍然參考至一個已被回收資源的位址,這時再存取該位址的資料就有危險,例如下面這段程式就可能造成程式不可預期的結果:
SafeArray *arr1 = new SafeArray(10);
SafeArray arr2 = *arr1;
delete arr1;


為了避免這樣的錯誤,您可以定義一個複製建構函式,當初始化時如果有提供複製建構函式,則會使用您所定義的複製建構函式,您可以在定義複製建構函式時,當遇到指標成員時,產生一個新的資源並指定位址給該成員,例如:
  • SafeArray.h
class SafeArray {
public:
    int length;   

    // 複製建構函式
    SafeArray(const SafeArray&);
    // 建構函式     
    SafeArray(int);
    // 解構函式
    ~SafeArray();
   
    int get(int);
    void set(int, int);   

private:
    int *_array;        

    bool isSafe(int i);  
};
  • SafeArray.cpp
#include "SafeArray.h"

// 複製建構函式
SafeArray::SafeArray(const SafeArray &safeArray)
              : length(safeArray.length) {
    _array = new int[safeArray.length];
   
    for(int i = 0; i < safeArray.length; i++) {
        _array = safeArray._array;
    }
}

// 動態配置陣列
SafeArray::SafeArray(int len) {
    length = len;
    _array = new int[length];
}

// 測試是否超出陣列長度
bool SafeArray::isSafe(int i) {
    if(i > length || i < 0) {
         return false;
    }
    else {
         return true;
    }
}

// 取得陣列元素值
int SafeArray::get(int i) {
    if(isSafe(i)) {
         return _array;
    }
   
    return 0;
}

// 設定陣列元素值
void SafeArray::set(int i, int value) {
    if(isSafe(i)) {
        _array = value;
    }
}

// 刪除動態配置的資源
SafeArray::~SafeArray() {
    delete [] _array;
}
如果屬性成員中有指標型態,除了為物件始化撰寫複製建構函式之外,最好再重載=指定運算子,因為=指定運算子預設也是將物件的屬性值一一複製過去,您應該重載=指定運算子,在遇到指標成員時,產生位址上的資源複本,例如:
  • SafeArray.h
class SafeArray {
public:
    int length;   
        
    // 複製建構函式
    SafeArray(const SafeArray&);
    // 建構函式     
    SafeArray(int);
    // 解構函式
    ~SafeArray();
   
    int get(int);
    void set(int, int);
   
    // 重載=運算子
    SafeArray& operator=(const SafeArray&);

private:
    int *_array;        

    bool isSafe(int i);  
};

  • SafeArray.cpp
#include "SafeArray.h"

// 複製建構函式
SafeArray::SafeArray(const SafeArray &safeArray)
              : length(safeArray.length) {
    _array = new int[safeArray.length];
   
    for(int i = 0; i < safeArray.length; i++) {
        _array = safeArray._array;
    }
}

// 重載=指定運算子
SafeArray& SafeArray:perator=(const SafeArray &safeArray) {
    if(this != &safeArray) {
        length = safeArray.length;

        // 先清除原有的資源         
        delete [] _array;
        
        _array = new int[safeArray.length];
        for(int i = 0; i < safeArray.length; i++) {
            _array = safeArray._array;
        }        
    }
   
    return *this;
}

// 動態配置陣列
SafeArray::SafeArray(int len) {
    length = len;
    _array = new int[length];
}

// 測試是否超出陣列長度
bool SafeArray::isSafe(int i) {
    if(i > length || i < 0) {
         return false;
    }
    else {
         return true;
    }
}

// 取得陣列元素值
int SafeArray::get(int i) {
    if(isSafe(i)) {
         return _array;
    }
   
    return 0;
}

// 設定陣列元素值
void SafeArray::set(int i, int value) {
    if(isSafe(i)) {
        _array = value;
    }
}

// 刪除動態配置的資源
SafeArray::~SafeArray() {
    delete [] _array;
}

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