Конструктор копирования. Причины использования

Опубликовано 27.09.2012 | Автор: admin

Для понимания этой темы нужно знать:

Конструктор копирования. Поверхностное знакомство

Здесь приводится пример, демонстрирующий необходимость применения конструктора копирования.

//Листинг #1        Конструктор копирования. Причины использования      Borland C++ 3.1
#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>

/*СТРУКТУРА МАССИВ*/
struct Array
{
    int *element;           //Указатель на int
    Array(int N);           //Конструктор структуры, принимающий параметр типа int
    ~Array();               //Деструктор структуры для освобождения памяти
};

Array::Array(int N)         //Описываю конструктор вне структуры
{
    element = new int[N];   //При каждом новом вызове будет выделяться новый участок памяти размером  согласно принимаемому параметру
}

Array::~Array()             //Описываю деструктор вне структуры
{
 delete []element;          //Освобождаю память, выделенную внутри конструктора
}

int main()
{
  system("CLS");            //очистка экрана
  Array v(3);               //Объявляю переменную v, тип которой наша структура и выделяю память для 3 элементов int
  v.element[0] = 20;        //Записываю в переменную v значения
  v.element[1] = 30;
  v.element[2] = 40;

  Array x = v;              //Объявляю переменную x, тип которой наша структура и копирую туда данные из v
  cout << x.element[0] << "  " << x.element[1] << "   " << x.element[2] << endl; //Вывожу на экран элементы x

  v.element[0]=100;         //Например, появилась необходимость изменить объект v
  cout << x.element[0] << "  " << x.element[1] << "   " << x.element[2] << endl; //Вывожу на экран элементы x

  cin.get();
return 0;
}

//Листинг #1 Конструктор копирования. Причины использования Borland C++ 3.1

#include <iostream.h>

#include <stdlib.h>

/*СТРУКТУРА МАССИВ*/

struct Array

{

int *element; //Указатель на int

Array(int N); //Конструктор структуры, принимающий параметр типа int

~Array(); //Деструктор структуры для освобождения памяти

};

Array::Array(int N) //Описываю конструктор вне структуры

{

element = new int[N]; //При каждом новом вызове будет выделяться новый участок памяти размером согласно принимаемому параметру

}

Array::~Array() //Описываю деструктор вне структуры

{

delete []element; //Освобождаю память, выделенную внутри конструктора

}

int main()

{

system("CLS"); //очистка экрана

Array v(3); //Объявляю переменную v, тип которой наша структура и выделяю память для 3 элементов int

v.element[0] = 20; //Записываю в переменную v значения

v.element[1] = 30;

v.element[2] = 40;

Array x = v; //Объявляю переменную x, тип которой наша структура и копирую туда данные из v

cout << x.element[0] << " " << x.element[1] << " " << x.element[2] << endl; //Вывожу на экран элементы x

v.element[0]=100; //Например, появилась необходимость изменить объект v

cout << x.element[0] << " " << x.element[1] << " " << x.element[2] << endl; //Вывожу на экран элементы x

cin.get();

return 0;

}

Если вы плохо знакомы с указателями, то выполнение этого кода может произойти слегка не так, как вы ожидали. Несмотря на то, что и в первом и во втором случае я вывожу на экран только данные второго созданного мной объекта, не изменяя его напрямую, данные в нём изменились после изменения данных в первом объекте. Такое поведение работы программы объясняется тем, что срабатывает конструктор копирования по умолчанию. Этот конструктор копирования копирует указатель как указатель и получается, что в двух объектах два указателя, каждый указатель указывает на один и тот же адрес. То есть если изменить данные, расположенные на том адресе, то и первый и второй объект будут получать те изменённые данные. Думаю, суть вы должны уловить. Вот в таких случаях и возникает вопрос безопасного копирования данных из одного объекта в другой. Безопасное копирование в этом случае обозначает, что изменения одного из объектов не должны влиять на другой объект. Для решения этого вопроса как раз и используют конструктор копирования.

  //Листинг #2             Конструктор копирования. Причины использования      Borland C++ 3.1
#include <iostream.h>
#include <stdlib.h>

/*СТРУКТУРА МАССИВ*/
struct Array
{
    int *element;               //Указатель на int
    int size;                   //Размер массива

    Array(int N);               //Конструктор принимает параметр, по которому определяет количество элементов для массива
    Array(Array &obj);          //Конструктор копирования
    ~Array();                   //Деструктор для освобождения памяти
};

Array::Array(int N)             //Описываю конструктор с параметром типа int вне класса
{
    element = new int[N];       //При каждом новом вызове выделяю память для N элементов типа int
    size = N;                   //Запоминаю размер согласно указанному параметру
}

Array::Array(Array &obj) //Описываю конструктор копирования вне класса
{
    element = new int[obj.size];                                //Выделяю память для элемента объекта
    for (int i=0; i< obj.size; i++) element[i]=obj.element[i];  //Поэлементно копирую каждый элемент из принимаемого объекта в текущий
    size = obj.size;                                            //скопировать нужно каждый кусочек класса, сами они не копируются
}

Array::~Array()                 //Описываю деструктор вне класса
{
 delete []element;              //Освобождаю память
}

int main()
{
  system("CLS");
  Array v(3);               //Объявил объект v и указал, что он содержит три элемента
  v.element[0] = 20;        //Записал данные в объект
  v.element[1] = 30;
  v.element[2] = 40;

  Array x = v;               //Объявляю второй объект и копирую в него данные из первого
  cout << x.element[0] << "  " << x.element[1] << "   " << x.element[2] << endl; //Вывожу данные второго объекта на экран

  v.element[0] = 100;         //Меняю одно поле первого объекта
  cout<<x.element[0] << "  " << x.element[1] << "   " << x.element[2] << endl; //Вывожу данные второго объекта на экран


  cin.get();
  return 0;
}

//Листинг #2 Конструктор копирования. Причины использования Borland C++ 3.1

#include <iostream.h>

#include <stdlib.h>

/*СТРУКТУРА МАССИВ*/

struct Array

{

int *element; //Указатель на int

int size; //Размер массива

Array(int N); //Конструктор принимает параметр, по которому определяет количество элементов для массива

Array(Array &obj); //Конструктор копирования

~Array(); //Деструктор для освобождения памяти

};

Array::Array(int N) //Описываю конструктор с параметром типа int вне класса

{

element = new int[N]; //При каждом новом вызове выделяю память для N элементов типа int

size = N; //Запоминаю размер согласно указанному параметру

}

Array::Array(Array &obj) //Описываю конструктор копирования вне класса

{

element = new int[obj.size]; //Выделяю память для элемента объекта

for (int i=0; i< obj.size; i++) element[i]=obj.element[i]; //Поэлементно копирую каждый элемент из принимаемого объекта в текущий

size = obj.size; //скопировать нужно каждый кусочек класса, сами они не копируются

}

Array::~Array() //Описываю деструктор вне класса

{

delete []element; //Освобождаю память

}

int main()

{

system("CLS");

Array v(3); //Объявил объект v и указал, что он содержит три элемента

v.element[0] = 20; //Записал данные в объект

v.element[1] = 30;

v.element[2] = 40;

Array x = v; //Объявляю второй объект и копирую в него данные из первого

cout << x.element[0] << " " << x.element[1] << " " << x.element[2] << endl; //Вывожу данные второго объекта на экран

v.element[0] = 100; //Меняю одно поле первого объекта

cout<<x.element[0] << " " << x.element[1] << " " << x.element[2] << endl; //Вывожу данные второго объекта на экран

cin.get();

return 0;

}

В самый конец вы можете дописать вывод данных первого объекта на экран. В коде из листинга #2 был использован приём, благодаря которому каждый объект будет обладать своим уникальным указателем. В первом случае (листинг #1) была проблема в том, что оба указателя указывали на одно и то же место, значит, чтобы решить проблему, нужно было сделать два указателя, которые не были бы зависимы друг от друга и указывали бы на разные адреса. Кроме этого нужно учитывать, что при копировании размеры объектов должны совпадать. Чтобы размеры объектов совпадали, я при выделении памяти взял размер из принимаемого объекта и выделил столько памяти, сколько выделено для принимаемого объекта. Не нужно забывать, что при явном использовании конструктора копирования выполнение копирования наша забота, поэтому копируем необходимые данные своими силами. Я выполнил поэлементное копирование одного массива в другой.

После выполнения таких не хитрых операций легко можно работать с обоими объектами не беспокоясь за то, что изменяя один объект мы навредим внутри другого. Это и есть ответ на вопрос: "Зачем нужен конструктор копирования?". Чтобы делать полноценный и независимый клон.

Я натыкался на примеры с деструкторами, но мне такие примеры давали больше бесполезности, чем пользы. Приводимый мной пример, как я могу надеяться, немного нагляднее, понятнее и, самое главное, хорошо дает понять основные причины использования конструктора копирования. Несмотря на то, что мне не пришлись по душе примере с деструкторами, которые я встречал, те примеры тоже полезны и нужны. Но показывать здесь я их не захотел.