С++. Конструктор копіювання. Приклади використання. Передача об’єкту класу в функцію. Повернення класу

С++. Класи. Частина 2. Конструктор копіювання. Приклади використання. Передача об’єкту класу в функцію. Повернення класу з функції

У даній темі розглянуто роботу конструктора копіювання на прикладі unmanaged (native) класів. При розгляді даної теми рекомендується прочитати тему:

C++. Конструктор класу. Особливості використання конструкторів у класах. Конструктор за замовчуванням. Параметризовані конструктори. Приклади класів, що містять конструктори

Зміст

Пошук на інших ресурсах:

1. Що таке конструктор копіювання (copy constructor)?

Конструктор копіювання – це конструктор, який дозволяє отримати ідентичний до заданого об’єкт. Тобто, з допомогою конструктора копіювання можна отримати копію вже існуючого об’єкту. Конструктор копіювання ще називається ініціалізатором копії (copy initializer). Конструктор копіювання повинен отримувати вхідним параметром константне посилання (&) на об’єкт такого самого класу.

⇑

2. У яких випадках викликається конструктор копіювання?

Конструктор копіювання викликається у випадках, коли потрібно отримати повну копію об’єкту. В C++ необхідність отримання повної копії об’єкту можлива у трьох випадках.

Випадок 1. При оголошенні нового об’єкту та його ініціалізації даними іншого об’єкту з допомогою оператора =. Наступний фрагмент коду демонструє дану ситуацію для деякого класу ClassName

// оголошення екземпляру (об'єкту) obj1 класу ClassName
ClassName obj1;

// оголошення об'єкту obj2 з одночасною ініціалізацією даними об'єкту obj1
ClassName obj2 = obj1; // викликається конструктор копіювання

У цьому випадку потрібно скопіювати дані з об’єкта obj1 в об’єкт obj2. Тобто, потрібно створити копію об’єкту obj1 так, щоб цей об’єкт obj1 міг в подальшому коректно використовуватись у програмі. Тому, необхідна копія. Цим займається конструктор копіювання.

Випадок 2. Коли потрібно передати об’єкт у функцію як параметр-значення. У цьому випадку створюється повна копія об’єкту.

Випадок 3. Коли потрібно повернути об’єкт з функції за значенням. У цьому випадку також створюється повна копія об’єкту, що повертається.

⇑

3. У яких випадках доцільно використовувати конструктор копіювання?

Конструктор копіювання необхідно використовувати у тих класах, в яких здійснюється динамічне виділення пам’яті для даних. Іншими словами, якщо у класі є покажчик, для даних якого пам’ять виділяється динамічно з допомогою оператора new (або іншими функціями), то такий клас обов’язково повинен містити конструктор копіювання. Інакше, у програмі будуть виникати проблеми, що пов’язані з недоліками побітового копіювання. Крім того, такий клас ще повинен містити операторну функцію operator=(), яка перевантажує оператор присвоєння (це вже інша тема).

Якщо у класі немає динамічного виділення пам’яті для даних, то конструктор копіювання можна не використовувати. У цьому випадку побітового копіювання (за замовчуванням) цілком достатньо для коректної роботи класу. Виняток, якщо при ініціалізації об’єкта іншим об’єктом потрібно встановити деякі спеціальні умови копіювання.

⇑

4. Приклад оголошення конструктора копіювання для класу, в якому немає динамічного виділення пам’яті

Даний приклад має демонстраційну мету. Для класу, в якому немає динамічного виділення пам’яті, використання конструктора копіювання необов’язкове.

Приклад. Нехай задано клас CMyPoint, що описує точку на координатній площині. У класі оголошується декілька конструкторів, у тому числі і конструктор копіювання.

// клас CMyPoint
class CMyPoint
{
    int x, y;

    public:
    CMyPoint(void); // конструктор класу за замовчуванням
    CMyPoint(int nx, int ny); // конструктор класу з двома параметрами
    CMyPoint(const CMyPoint& ref_Point); // конструктор копіювання

    // методи доступу - реалізовані в класі
    int GetX(void) { return x; }
    int GetY(void) { return y; }
};

// реалізація конструкторів (методів) класу
// конструктор класу CMyPoint
CMyPoint::CMyPoint(void)
{
    x = y = 0;
}

// конструктор класу CMyPoint з двома параметрами
CMyPoint::CMyPoint(int nx, int ny)
{
    x = nx;
    y = ny;
}

// конструктор копіювання класу CMyPoint
// передається посилання на CMyPoint
CMyPoint::CMyPoint(const CMyPoint & ref_Point)
{
    // копіювання даних з одного об'єкту в інший
    x = ref_Point.x;
    y = ref_Point.y;
}

Демонстрація використання конструктора копіювання у деякому програмному коді (методі)

// демонстрація використання конструктора копіювання
CMyPoint p1(5, 8); // створення об'єкту p1
CMyPoint p2; // створення об'єкту p2 - викликається конструктор за замовчуванням

// перевірка
int d;
d = p1.GetX(); // d = 5
d = p2.GetX(); // d = 0

p2 = p1; // побітове копіювання, конструктор копіювання не викликається
d = p2.GetX(); // d = 5, дані скопіювались, але не з допомогою конструктора копіювання

// код, що викликає конструктор копіювання
CMyPoint p3 = p1; // ініціалізація об'єкта => викликається конструктор копіювання
d = p3.GetX(); // d = 5

⇑

5. Приклад передачі об’єкту класу у функцію як параметр-значення

Приклад передачі об’єкту класу у функцію як параметр-значення. У прикладі передається об’єкт класу CMyPoint (див. п. 4) у функцію GetLength(), яка обчислює відстань від точки CMyPoint до початку координат. Текст функції наступний:

// функція, що обчислює відстань від точки до початку координат
// точка є вхідним параметром
double GetLength(CMyPoint mp)
{
    double length;
    int tx, ty;

    tx = mp.GetX();
    ty = mp.GetY();
    length = Math::Sqrt(tx*tx + ty*ty);

    return length;
}

Використання функції в іншому програмному коді

CMyPoint p1(5,5); // оголосити екземпляр класу CMyPoint
double len;

// передача точки p1 у функцію, викликається конструктор копіювання, len = 7,07...
len = GetLength(p1);

⇑

6. Приклад повернення об’єкту класу з функції за значенням з допомогою конструктора копіювання

Реалізувати функцію GetCenterPoint(), яка повертає точку, що є серединою відрізку, проведеного між точкою CMyPoint та початком координат.

Оголошення класу таке саме як у п. 4.

Реалізація двох варіантів функцій GetCenterPoint() та GetCenterPoint2().

// функція, що повертає середину відрізка
CMyPoint GetCenterPoint(CMyPoint mp)
{
    int tx, ty;
    tx = mp.GetX() / 2;
    ty = mp.GetY() / 2;

    // повернення з функції, конструктор копіювання не викликається
    // замість нього викликається конструктор з 2 параметрами
    return CMyPoint(tx, ty);
}

// функція, що повертає середину відрізка, заданого точками
CMyPoint GetCenterPoint2(int x, int y)
{
    CMyPoint mp(x/2, y/2);

    // створюється тимчасовий об'єкт, який ініціалізується значенням з mp, 
    // у результаті викликається конструктор копіювання
    return mp;

    // у цьому випадку конструктор копіювання не викликається
    //return CMyPoint(x/2,y/2);
}

Демонстрація використання функцій

CMyPoint mp(18,-8);
CMyPoint mpC;

// викликається конструктор копіювання при передачі mp в функцію
mpC = GetCenterPoint(mp);

int cx, cy;
cx = mpC.GetX(); // cx = 9
cy = mpC.GetY(); // cy = -4

// викликається конструктор копіювання при поверненні з функції
mpC = GetCenterPoint2(-9, 13); 
cx = mpC.GetX(); // cx = -4
cy = mpC.GetY(); // cy = 6

У першому варіанті GetCenterPoint() конструктор копіювання викликається тільки при передачі параметру mp за значенням. При поверненні з функції GetCenterPoint() з допомогою оператора return, конструктор копіювання не викликається. Замість нього викликається конструктор з двома параметрами, що оголошений у класі.

У другому варіанті GetCenterPoint2() конструктор копіювання викликається при поверненні з функції оператором return. В операторі return створюється тимчасовий об’єкт класу CMyPoint, який одразу ініціалізується значенням mp, у результаті цього викликається конструктор копіювання.

⇑

7. Як здійснюється копіювання об’єктів, якщо конструктор копіювання не оголошений у класі?

Якщо у класі не оголошений конструктор копіювання, то використовується конструктор копіювання, який автоматично генерується компілятором. Цей конструктор копіювання здійснює побітове копіювання для отримання копії об’єкта.

Побітове копіювання є коректним для класів, в яких немає динамічного виділення пам’яті. Однак, якщо у класі є динамічне виділення пам’яті (клас використовує покажчики), то побітове копіювання призводить до того, що покажчики двох об’єктів вказують на ту саму ділянку пам’яті. А це є помилка.

⇑

Зв’язані теми

⇑

BestProg