Конструктор копирования

Необходимость использования конструктора копирования вызвана тем, что объекты наряду со статическими могут содержать и динамические данные. В тоже время, например, при передаче объекта в качестве параметра функции в ней создается локальная (в пределах функции), копия этого объекта. При этом указатели обоих объектов будут содержать один и тот же адрес области памяти. При выводе локального объекта из поля видимости функции для его разрушения вызывается деструктор. В функцию деструктора входит также освобождение динамической памяти, адрес которой содержит указатель. При окончании работы программы (при вызове деструкторов), производится повторная попытка освободить уже освобожденную ранее память. Это приводит к ошибке. Для устранения этого в класс необходимо добавить конструктор копирования, который в качестве единственного параметра получает ссылку на объект класса. Общий вид конструктора копирования имеет следующий вид:

имя_класса (const имя_класса & );

В этом конструкторе выполняется выделение памяти и копирование в нее информации из объекта получаемого по ссылке. Таким образом, указатели для обоих объектов содержат разные адреса памяти, и при вызове деструктора выполняется освобождение соответствующей каждому из объектов памяти.

#include <iostream.h>

#include <stdlib.h>

#define n 3

//------------------ объявление konstr_copy.h

class cls

{ char *str;

int dl;

// другие данные класса

public:

cls (); // конструктор по умолчанию

cls(cls &); // копирующий конструктор

~cls(); // деструктор

// другие методы класса

};

//------------------ реализация konstr_copy.cpp

#include "konstr_copy.h"

cls::cls ()

{ dl=10;

str=new char[dl];

}

cls::cls(cls & obj1) // копирующий конструктор из obj1 в obj

{ dl=obj1.dl; // копирование длины строки

str=new char[dl]; // выделение памяти “под” отроку длинной dl

strcpy(str,obj1.str); // копирование строки

}

cls::~cls()

{ delete [] str;

cout<<"деструктор"<<endl;

}

void fun(cls obj1)

{ // код функции

cout<<" выполняется функция "<<endl;

}

void main(void)

{ cls obj;

// . . .

fun(obj);

// . . .

}

Если для класса конструктор копирования явно не описан, то компилятор сгенерирует его. При этом значения компоненты-данного одного объекта будут скопированы в компоненту-данное другого объекта. Это допустимо для объектов простых классов и недопустимо для объектов, имеющих динамические компоненты-данные (конструируются с использованием операторов динамического выделения памяти). Таким образом, даже если в классе не используются динамические данные, желательно явно описывать конструктор копирования. Далее использование конструктора копирования будет рассмотрено в пункте ”особенности перегрузки операции =”.

Конструктор explicit

В С++ компилятор для конструктора с одним аргументом может автоматически выполнять неявные преобразования. В результате этого тип, получаемый конструктором, преобразуется в объект класса, для которого определен данный конструктор.

#include <iostream.h>

class array // класс массив целых чисел

{ int size; // размерность массива

int *ms; // указатель на массив

public:

array(int = 1);

~array();

friend void print(const array&);

};

array::array(int kl) : size(kl)

{ cout<<"работает конструктор"<<endl;

ms=new int[size]; // выделение памяти для массива

for(int i=0; i<size; i++) ms[i]=0; // инициализация

}

array::~array()

{ cout<<"работает деструктор"<<endl;

delete [] ms;

}

void print(const array& obj)

{ cout<<"выводится массив размерностью"<<obj.size<<endl;

for(int i=0; i<obj.size; i++)

cout<<obj.ms[i];

cout<<endl;

}

void main()

{ array obj(10);

print(obj); // вывод содержимого объекта obj

print(5); // преобразование 5 в array и вывод

}

В результате выполнения программы получим:

работает конструктор

выводится массив размерностью 10

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

работает конструктор

выводится массив размерностью 5

0 0 0 0 0

работает деструктор

работает деструктор

В данном примере в инструкции:

array obj(10);

определяется объект obj и для его создания (и инициализации) вызывается конструктор array(int). Далее в инструкции:

print(obj); // вывод содержимого объекта obj

выводится содержимое объекта obj, используя friend-функцию print(). При выполнении инструкции:

print(5); // преобразование 5 в array и вывод

компилятором не находится функция print(int) и выполняется проверка на наличие в классе array конструктора, способного выполнить преобразование в объект класса array. Так как в классе array имеется конструктор array(int), а точнее просто конструктор с одним параметром, то такое преобразование возможно (создается временный объект, содержащий массив из пяти чисел).

В некоторых случаях такие преобразования являются нежелательными или, возможно, приводящими к ошибке. В С++ имеется ключевое слово explicit для подавления неявных преобразований. Конструктор, объявленный как explicit:

explicit array(int = 1);

не может быть использован для неявного преобразования. В этом случае компилятором (в частности Microosft C++) будет выдано сообщение об ошибке:

Compiling...

error C2664: 'print' : cannot convert parameter 1 from 'const int' to 'const class array &'

Reason: cannot convert from 'const int' to 'const class array'

No constructor could take the source type, or constructor overload resolution was ambiguous

Если необходимо при использовании explicit-конструктора все же создать массив и передать его в функцию print, то надо использовать инструкцию

print(array(5));

Правильно сконструировав классы можно достичь, чтобы создание объектов было разрешено, а нежелательные неявные преобразования типов запрещены. Рассмотрим пример, в котором целочисленный размер массива может быть передан в качестве параметра конструктору и недопустимы преобразования целых чисел во временный объект.

class array // класс массив целых чисел

{ public:

class array_size // класс

{ public:

array_size(int _kl):kl(_kl){}

int size() const { return kl;}

private:

int kl;

};

array(int n,int m)

{ this->n=n;

ms=new int[this->n];

for(int i=0;i<this->n;i++) ms[i]=m;

}

array(array_size _size)

{ n=_size.size();

ms=new int[n];

}

~array(){ delete [] ms;}

private:

int n;

int *ms;

};

main()

{ array a(1);

. . .

};

Компилятор для объекта a генерирует вызов конструктора array(int). Но такого конструктора не существует. Компиляторы могут преобразовать аргумент типа int во временный объект array_size, поскольку в классе array_size имеется конструктор с одним параметром. Это обеспечивает успешное создание объекта.