Язык программирования C++. Пятое издание полностью

Упражнение 13.13. Наилучший способ изучения функций-членов управления копированием и конструкторов — это определить простой класс с этими функциями-членами, каждая из которых выводит свое имя:

struct X {

 X() {std::cout << "X()" << std::endl;}

 X(const X&) {std::cout << "X(const X&)" << std::endl;}

};

Добавьте в структуру X оператор присвоения копии и деструктор, а затем напишите программу, использующую объекты класса X различными способами: передайте их как ссылочный и не ссылочный параметры; динамически зарезервируйте их; поместите в контейнеры и т.д. Изучайте вывод, пока не начнете хорошо понимать, когда и почему используется каждая функция-член управления копированием. По мере чтения вывода помните, что компилятор может обойти вызовы конструктора копий.

Как уже упоминалось, существуют три базовых функции, контролирующих копирование объектов класса: конструктор копий, оператор присвоения копии и деструктор. Кроме того, как будет продемонстрировано в разделе 13.6, по новому стандарту класс может также определить конструктор перемещения и оператор присваивания при перемещении.

Определять все эти функции не обязательно: вполне можно определить один или два из них, не определяя все. Эти функции можно считать модулями. Если нужен один, не обязательно определять их все.

Вот эмпирическое правило, используемое при принятии решения о необходимости определения в классе собственных версий функций-членов управления копированием: сначала следует решить, нужен ли классу деструктор. Зачастую потребность в деструкторе более очевидна, чем потребность в операторе присвоения или конструкторе копий. Если класс нуждается в деструкторе, он почти наверняка нуждается также в конструкторе копий и операторе присвоения копии.

Используемый в упражнениях класс HasPtr отлично подойдет для примера (см. раздел 13.1.1). Этот класс резервирует динамическую память в конструкторе. Синтезируемый деструктор не будет удалять указатель-член. Поэтому данный класс должен определить деструктор для освобождения памяти, зарезервированной конструктором.

Хоть это и не очевидно, но согласно эмпирическому правилу класс HasPtr нуждается также в конструкторе копий и операторе присвоения копии.

Давайте посмотрим, что было бы, если бы у класса HasPtr был деструктор и синтезируемые версии конструктора копий и оператора присвоения копии:

class HasPtr {

public:

 HasPtr(const std::string &s = std::string()):

  ps(new std::string(s)), i(0) { }

 ~HasPtr() { delete ps; }

 // ошибка: HasPtr нуждается в конструкторе копий и операторе

 // присвоения копии

 // другие члены, как прежде

};

В этой версии класса зарезервированная в конструкторе память будет освобождена при удалении объекта класса HasPtr. К сожалению, здесь есть серьезная ошибка! Данная версия класса использует синтезируемые версии операторов копирования и присвоения. Эти функции копируют указатели-члены, а значит, несколько объектов класса HasPtr смогут указывать на ту же область памяти:

HasPtr f(HasPtr hp) // HasPtr передан по значению, поэтому он

                    // копируется

{

 HasPtr ret = hp; // копирует данный HasPtr

 // обработка ret

 return ret; // ret и hp удаляются

}

Когда функция f() завершает работу, объекты hp и ret удаляются и деструктор класса HasPtr выполняется для каждого из них. Этот деструктор удалит указатель-член и в объекте ret, и в объекте hp. Но эти объекты содержат одинаковое значение указателя. Код удалит тот же указатель дважды, что является серьезной ошибкой (см. раздел 12.1.2) с непредсказуемыми результатами.

Кроме того, вызывающая сторона функции f() может все еще использовать переданный ей объект:

HasPtr p("some values");

f(p); // по завершении f() память, на которую указывает p.ps,

      // освобождается

HasPtr q(p); // теперь и p, и q указывают на недопустимую память!

Память, на которую указывает указатель p (и q), больше недопустима. Она была возвращена операционной системе, когда был удален объект hp (или ret)!

Если класс нуждается в деструкторе, он почти наверняка нуждается также в операторе присвоения копии и конструкторе копий.