Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание
вернуться

Страуструп Бьерн
Шрифт:

• Поверхностное копирование (shallow copy) предусматривает копирование только указателя, поэтому в результате на один и тот же объект могут ссылаться два указателя. Именно этот механизм копирования лежит в основе работы указателей и ссылок.

• Глубокое копирование (deep copy) предусматривает копирование информации, на которую ссылается указатель, так что в результате два указателя ссылаются на разные объекты. На основе этого механизма копирования реализованы классы

vector
,
string
и т.д. Если мы хотим реализовать глубокое копирование, то должны реализовать в наших классах конструктор копирования и копирующее присваивание.

Рассмотрим пример поверхностного копирования.

int* p = new int(77);

int* q = p; // копируем указатель p

*p = 88; // изменяем значение переменной int, на которую

// ссылаются указатели p и q

Эту ситуацию можно проиллюстрировать следующим образом.

В противоположность этому мы можем осуществить глубокое копирование.

int* p = new int(77);

int* q = new int(*p); // размещаем новую переменную int,

// затем копируем значение, на которое

// ссылается p

*p = 88; // изменяем значение, на которое ссылается p

Эту ситуацию можно проиллюстрировать так.

Используя эту терминологию, мы можем сказать, что проблема с нашим исходным классом
vector
заключалась в том, что мы выполняли поверхностное копирование и не копировали элементы, на которые ссылался указатель
elem
. Наш усовершенствованный класс
vector
, как и стандартный класс
vector
, выполняет глубокое копирование, выделяя новую память для элементов и копируя их значения. О типах, предусматривающих поверхностное копирование (таких как указатели и ссылки), говорят, что они имеют семантику указателей (pointer semantics) или ссылок (reference semantics), т.е. копируют адреса. О типах, осуществляющих глубокое копирование (таких как
string
и
vector
), говорят, что они имеют семантику значений (value semantics), т.е. копируют значения, на которые ссылаются. С точки зрения пользователя типы с семантикой значений функционируют так, будто никакие указатели не используются, а существуют только значения, которые копируются. С точки зрения копирования типы, обладающие семантикой значений, мало отличаются от типа
int
.

18.3. Основные операции

Настал момент, когда мы можем приступить к обсуждению того, какие конструкторы должен иметь класс, должен ли он содержать деструктор и требуется ли копирующее присваивание. Следует рассмотреть пять важных операций.

• Конструкторы с одним или несколькими аргументами.

• Конструктор по умолчанию.

• Копирующий конструктор (копирование объектов одинаковых типов).

• Копирующее присваивание (копирование объектов одинаковых типов).

• Деструктор.

Обычно класс должен иметь один или несколько конструкторов, аргументы которых инициализируют объект.

string s(" Триумф "); // инициализируем объект s строкой "Триумф"

vector<double> v(10); // создаем вектор v, состоящий из 10 чисел

// double

Как видим, смысл и использование инициализатора полностью определяются конструктором. Стандартный конструктор класса

string
использует в качестве начального значения символьную строку, а стандартный конструктор класса
vector
в качестве параметра получает количество элементов. Обычно конструктор используется для установки инварианта (см. раздел 9.4.3). Если мы не можем определить хороший инвариант для класса, то, вероятно, плохо спроектировали класс или структуру данных.

Конструкторы, имеющие аргументы, сильно зависят от класса, в котором они реализованы. Остальные операции имеют более или менее стандартную структуру.

Как понять, что в классе необходим конструктор по умолчанию? Он требуется тогда, когда мы хотим создавать объекты класса без указания инициализатора. Наиболее распространенный пример такой ситуации возникает, когда мы хотим поместить объекты класса в стандартный контейнер, имеющий тип

vector
. Приведенные ниже инструкции работают только потому, что для типов
int
,
string
и
vector<int>
существуют значения, предусмотренные по умолчанию.

vector<double> vi(10); // вектор из 10 элементов типа double,

// каждый из них инициализирован 0.0

vector<string> vs(10); // вектор из 10 элементов типа string,

// каждый из них инициализирован ""

vector<vector< int> > vvi(10); // вектор из 10 векторов,

// каждый из них

// инициализирован конструктором
vector

Итак, иметь конструктор по умолчанию часто бывает полезно. Возникает следующий вопрос: а когда именно целесообразно иметь конструктор по умолчанию? Ответ: когда мы можем установить инвариант класса с осмысленным и очевидным значением по умолчанию. Для числовых типов, таких как

int
и
double
, очевидным значением является
0
(для типа
double
оно принимает вид
0.0
). Для типа
string
очевидным выбором является
""
. Для класса
vector
можно использовать пустой вектор. Если тип
T
имеет значение по умолчанию, то оно задается конструктором
T
. Например,
double
равно
0.0
,
string
равно
""
, а
vector<int>
— это пустой
vector
, предназначенный для хранения переменных типа
int
.