《C++面向对象高效编程（第2版）》——4.5 对象复制的语义

本节书摘来自异步社区出版社《c++面向对象高效编程（第2版）》一书中的第4章，第4.5节，作者： 【美】kayshav dattatri，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

c++面向对象高效编程（第2版）

复制对象是oop中的一个很普通的操作。既然在我们的世界中，一切皆是对象，我们肯定会遇到需要某个对象的多个副本的情况。

如第3章所述，在许多不同的情况中都需要复制对象。例如，当按值传递（和按值返回）参数给函数时，就需要制作对象的副本。当函数被调用时，复制操作由语言（编译器）发起，这是一个隐式进行的操作。

当然，对象的副本也可由程序员通过声明显式创建。我们可以编写如下代码：

void foo(tperson theperson)

　　　// foo函数按值接受一个tperson参数

{

　　　// 此处代码不重要，已略去。

}

main()

　　　tperson bar(“foo bar”, “unknown”, 414235056, “6-6-99”);

　　　// ...

　　　foo(bar); //调用以对象“bar”为参数的foo函数

}<code>`</code>

调用foo()时，将制作对象bar的副本。在c++中，用复制构造函数完成这样的复制操作，即通过现有对象制作一个该对象的副本。我们在tperson类中尚未实现复制构造函数，所以，编译器会生成默认复制构造函数（default copy constructor）：

`

tperson::tperson(const tperson&amp; source)`

该复制构造函数将执行数据成员的逐个成员复制（memberwise copy）。复制构造函数中的代码类似图4-8。

class tpoint2d {

　　public:

　　　　tpoint2d(double x = 0.0, double y = 0.0);

　　　　distanceto(const tpoint2d&amp; otherpoint);

　　　　// 复制构造函数和赋值操作符省略 – 由编译器提供

　　　　// ... 其他细节省略

　　private:

　　　　double _xcoordinate;

　　　　double _ycoordinate;

};<code>`</code>

编译器生成的简单复制构造函数可以完全满足需要。该类的对象包含两个双精度数，只需复制它们的值即可。

回到tperson类，我们并不希望复制_name和_address数据成员的值，因为它们是指针。我们希望为它们所指向的内容分配足够的内存，然后复制那些内容。在复制操作完成后，源对象和目的对象之间不会共享任何东西。这就是深复制。

smalltalk：

smalltalk为所有类都提供了两种复制对象的方法shallowcopy和deepcopy。在smalltalk系统中，所有对象都可以使用这些方法。shallowcopy方法创建一个新对象，但该对象与原始对象共享状态；deepcopy方法复制对象及其状态，而且这种复制将为对象内所包含的所有对象进行递归复制。因此，deepcopy的结果是生成一个与源对象完全一样，但互相独立的对象，生成的对象与源对象不共享任何东西。在smalltalk中，每个类都获得copy方法，而且copy的默认实现就是shallowcopy。需要组合使用shallowcopy和deepcopy的类（很多情况都需要这样）应该实现自己的copy方法。smalltalk按值传递对象的语义和c++中传递引用几乎等价。然而需要注意的是，一些最新的smalltalk实现（如visualworks）使用了略为不同的复制方案。

eiffel：

eiffel在复制对象时，遵循组合的引用—值（reference-value）语义。复制对象的方法称为clone()，在默认情况下，所有类都可以使用（与create类似）。该成员函数对基本类型（如整数和字符）进行真正地复制，即复制它们的值。然而，如果原始对象包含对另一个对象的引用，则只复制引用，而不是复制被引用的对象，这与浅复制十分类似。在本书其他章节提到过，在eiffel中，对象只能包含基本类型或对其他对象的引用。对象不能按值包含另一个对象它只能包含对其他对象的引用2（为了方便共享）。如果类的实现者需要一个不同的复制语义，必须在类中为其他成员函数也提供相应的复制语义。eiffel并不真正支持按值调用。在eiffel中，调用函数（或过程）将把形参与实参相关联，这和c++中的引用类似。但不同的是，被调函数不能直接修改实参。换言之，对于任何arg参数，被调函数都不能修改它的值。如果arg是一个基本类型参数，则被调函数不能修改arg的值（它所引用的内容）；如果arg是类类型，则被调函数不能将arg与新对象相关联，或将其与void引用。但是，eiffel允许函数通过arg调用方法来修改arg。（不能把这种策略和c++的c<code>onst</code>成员函数混淆。在任何情况下，无论是直接还是间接，都不能修改<code>const</code>成员函数的对象。）鉴于eiffel的这个特性，函数只可通过预定义的保留名称result，才能向主调函数返回值，result可以在函数内部（而不是在过程中）使用。

理解复制对象的另一种方法是将一个对象想象为树的根节点。该对象（节点）可以包含任意数量的对其他对象（节点）的引用（在c++中，也包括任意数量的指向其他对象（节点）的指针）。当我们以树的形式描绘对象图时，它是一棵非常大（深）的树。深复

图4-9

制从树的根节点开始，然后递归遍历整棵树，复制每一个节点。复制操作结束后，我们获得一棵新树，它和原树完全一样。而浅复制只能复制根节点，其他所有节点在原树和副本树之间共享，复制的结果只是一棵带共享节点的树（见图4-9）。

现在，我们来看看具有深复制语义的复制构造函数的实现：