Язык программирования C++. Пятое издание полностью

Создание собственных объектно-ориентированных или обобщенных типов требует довольно хорошего понимания языка С++. К счастью, для их использования это не обязательно. Например, стандартная библиотека интенсивно использует средства, которые рассматриваются только в главах 15 и 16, но библиотечные типы и алгоритмы использовались уже с самого начала книги, даже без объяснения их реализации.

Поэтому читатели должны понимать, что часть III посвящена довольно сложным средствам. Написание шаблонов и объектно-ориентированных классов требует хорошего понимания основ языка С++ и глубокого знания того, как определяют базовые классы.

Как упоминалось в главе 7, каждый класс является определением нового типа и операций, которые можно выполнять с объектами этого типа. В этой главе упоминалось также о том, что классы могут определять конструкторы, которые контролируют происходящее при создании объектов данного типа.

В этой главе мы изучим то, как классы могут контролировать происходящее при копировании, присвоении, перемещении и удалении объектов данного типа. Для этого классы имеют специальные функции-члены: конструктор копий, конструктор перемещения, оператор присвоения копии, оператор присваивания при перемещении и деструктор.

При определении класса разработчик (явно или неявно) определяет происходящее при копировании, перемещении, присвоении и удалении объектов данного класса. Класс контролирует эти операции, определяя пять специальных функций-членов: конструктор копий (copy constructor), оператор присвоения копии (copy-assignment operator), конструктор перемещения (move constructor), оператор присваивания при перемещении (move-assignment operator) и деструктор (destructor). Конструкторы копирования и перемещения определяют происходящее при инициализации объекта данными из другого объекта того же типа. Операторы копирования и присваивания при перемещении определяют происходящее при присвоении объекта данного класса другому объекту того же класса. Деструктор определяет происходящее в момент, когда объект данного типа прекращает существование. Все эти операции вместе мы будем называть управлением копированием (copy control).

Если класс определяет не все функции-члены управления копированием, компилятор сам определит недостающие. В результате многие классы могут не определять управление копированием (см. раздел 7.1.5). Но некоторые классы не могут полагаться на заданные по умолчанию определения. Зачастую наиболее трудная часть реализации операций управления копированием — это принятие решения об их необходимости.

Управление копированием — это важнейшая часть определения любого класса С++. У начинающих программистов С++ зачастую возникают затруднения при необходимости определения действий, происходящих при копировании, перемещении, присвоении и удалении объектов. Это затруднение обусловлено тем, что задавать их не обязательно, компилятор вполне может создать их сам, хотя результат этих действий может быть не совсем таким, как хотелось бы.

Начнем с наиболее простых операций: конструктора копий, оператора присвоения копии и деструктора. Операции перемещения (введенные новым стандартом) рассматриваются в разделе 13.6.

Если первый параметр конструктора — ссылка на тип класса, а все дополнительные параметры имеют значения по умолчанию, то это конструктор копий:

class Foo {

public:

 Foo(); // стандартный конструктор

 Foo(const Foo&); // конструктор копий

 // ...

}

По причинам, которые будут описаны ниже, первый параметр должен иметь ссылочный тип. Он почти всегда является ссылкой на константу, хотя вполне можно определить конструктор копий, получающий ссылку на не константу. При некоторых обстоятельствах конструктор копий используется неявно. Следовательно, конструктор копий обычно не следует объявлять как explicit (см. раздел 7.5.4).

Если конструктор копий не определен для класса явно, компилятор синтезирует его сам. В отличие от синтезируемого стандартного конструктора (см. раздел 7.1.4), конструктор копий синтезируется, даже если определены другие конструкторы.

Как будет продемонстрировано в разделе 13.1.6, синтезируемый конструктор копий (synthesized copy constructor) некоторых классов препятствует копированию объектов этого типа. В противном случае синтезируемый конструктор копий осуществляет почленное копирование (memberwise copy) членов своего аргумента в создаваемый объект (см. раздел 7.1.5). Компилятор по очереди копирует каждую нестатическую переменную-член заданного объекта в создаваемый.