• 13.1 拷貝、賦值與銷燬
  • 13.1.2 拷貝賦值運算子
  • 13.1.3 解構函式
  • 13.1.4 三/五法則
  • 13.1.5 使用=default
  • 13.1.6 阻止拷貝

本章主要內容，類定義建構函式，用來控制在建立此型別物件時做什麼。學習類如何控制該型別物件拷貝、賦值、移動或銷燬時做什麼。
主要函式：拷貝建構函式、移動建構函式、拷貝賦值運算、移動賦值運算子以及解構函式。

拷貝控制操作 --
拷貝和移動建構函式，定義了當用同類型的另一個物件初始化本物件時做什麼。
拷貝和移動賦值運算子，定義了將一個物件賦予同類型的另一個物件時做什麼。
解構函式，定義了當此型別物件銷燬時做什麼。

13.1 拷貝、賦值與銷燬

如果一個建構函式的第一個引數是自身類型別的引用，且任何額外引數都有預設值，則此建構函式是拷貝建構函式。

class Foo {
public:
  Foo(); // 預設建構函式
  Foo(const Foo&); // 拷貝建構函式，通常不應該是explicit的，即允許隱式轉化
  // ...
};

合成拷貝建構函式
如果沒有為一個類定義拷貝建構函式，編譯器會為我們定義一個。與合成預設建構函式不同，即使定義了其他建構函式，編譯器也會為我們合成一個拷貝建構函式。
對某些類來說，合成拷貝建構函式用來阻止拷貝該類型別的物件。
一般情況，合成拷貝建構函式會將其引數的成員逐個拷貝到正在建立的物件中。編譯器從給定物件中依次將每個非static成員拷貝到正在建立的物件中。
每個成員的型別決定了它如何拷貝：對類型別的成員，使用其拷貝建構函式來拷貝；內建型別的成員，直接拷貝。

問題：如果類的成員是陣列，那麼如何拷貝？
不能直接拷貝一個數組，但合成的拷貝建構函式會逐元素地拷貝一個數組型別的成員。如果陣列是類型別（如array，vector），則用元素的拷貝建構函式來進行拷貝。

例子，Sales_data類的合成拷貝建構函式等價於

class Sales_data{
  Sales_data(const Sales_data&);

private:
  std::string bookNo;
  int units_sold = 0;
  double revene = 0.0;
};

// 與Sales_data的合成的拷貝建構函式等價
Sales_data::Sales_data(const Sales_data& orig) : 
bookNo(orig.bookNo),  // 使用string的拷貝建構函式
units_sold(orig.units_sold),  // 直接值拷貝
revenue(orig.revene)  // 直接值拷貝
{ // 空函式體
}
 

拷貝初始化
直接初始化 vs 拷貝初始化
使用自己初始化時，實際上要求編譯器使用普通的函式匹配，來選擇與我們提供的引數最匹配的建構函式。 -- 相當於從一組過載函式中，選擇一個引數最匹配的版本（不一定是拷貝建構函式）
使用拷貝初始化時，要求編譯器將右側運算物件拷貝到正在建立的物件中，如果需要的話，還要進行型別轉換。 -- 呼叫拷貝建構函式進行構造，有時是移動建構函式

拷貝初始化應用場景：

1. 用= 定義變數；
2. 將一個物件作為實參傳遞給一個非引用型別的形參；
3. 用花括號列表初始化一個數組中的元素或一個聚合類中的成員；
4. 初始化標準庫容器，或呼叫其insert/push函式時，容器會對其元素進行拷貝初始化；

引數和返回值
函式呼叫過程中，具有非引用型別的引數要進行拷貝初始化。返回非引用型別時，返回值會被用來初始化呼叫方的結果。

拷貝初始化的限制
拷貝建構函式一般不能是explicit型別的。如果要求使用的初始化值用一個explicit的建構函式來進行型別轉換，那麼要小心使用直接初始化和拷貝初始化。

// vector接受單一大小引數的建構函式是explicit的

vector<int> v1(10); // 正確：直接初始化
vector<int> v2 = 10;  // 錯誤：接受容器大小引數的建構函式是explicit的

// 對於函式f，接收型別為vector<int>的引數
void f(vector<int>);
f(10); // 呼叫錯誤：不能用一個explicit的建構函式拷貝一個實參
f(vector<int>(10)); // 正確：從一個int直接構造一個臨時vector

假設vector建構函式不是explicit，那麼下面語句是正確的

vector<int> v2 = 10; 

// 等價於
vector<int> tmp = vecotr<int>(10);
vector<int> v2 = tmp;

編譯器可以繞過拷貝建構函式
拷貝、移動建構函式必須是存在且可訪問的（非private）

string null_book = "9-999-99999-9"; // 拷貝初始化

string null_book("9-999-99999-9"); // 編譯器繞過拷貝建構函式，直接建立物件

13.1.2 拷貝賦值運算子

類可以用 “=” 控制其物件如何賦值。類似拷貝建構函式，如果類未定義自己的拷貝賦值運算子，編譯器會合成一個。

Sales_data trans, accum;
trans = accum; // 使用Sales_data的拷貝賦值運算子

拷貝賦值運算子和用“=”定義變數（拷貝初始化），最大的區別在於：使用拷貝賦值運算子的時候，前提條件是物件必須已經存在，即初始化完畢。而如果還是在構建物件階段，就需要使用拷貝建構函式。

過載賦值運算子
過載運算子本質是函式，賦值運算是名為operator=的函式。
= 左側運算物件繫結到隱式this引數，右側運算物件作為顯式引數傳遞。賦值運算子返回一個指向左側運算物件的引用。

class Foo {
public:
  Foo& operator=(const Foo&); // 賦值運算子
  ...
};

合成拷貝賦值運算子
如果一個類未定義直接的拷貝賦值運算子，編譯器會為它生成一個合成拷貝賦值運算子。會將右側運算子物件的每個非static成員賦予左側運算物件的對應成員。對於陣列成員逐個賦值陣列元素。

// 等價於合成拷貝賦值運算子
Sales_data&
Sales_data::operator=(const Sales_data& rhs) {
  bookNo = rhs.bookNo; // 呼叫string::operator=
  units_sold = rhs.units_sold; // 使用內建的int
  revenue = rhs.revenue; // 使用內建的double賦值
  return *this; // 返回此物件引用
}

// 這樣定義了合成拷貝賦值運算子後，可以對Sales_data物件進行拷貝賦值
Sales_data d1, d2;
d1 = d2; // 拷貝賦值運算

// 注意下面是呼叫拷貝建構函式
Sales_data d3(d1);
Sales_data d4 = d2;

13.1.3 解構函式

解構函式執行與建構函式相反操作：建構函式初始化物件的非static資料成員，解構函式是否物件使用的資源，銷燬物件的非static資料成員。
解構函式沒有返回值，也不接受引數。解構函式不能被過載，而且對應一個類僅有一個。

class Foo {
public:
  ~Foo(); // 解構函式
  // ..
}

解構函式完成什麼工作？
解構函式釋放物件在生存期分配的所有資源。
建構函式初始化成員，是按它們在類中出現的順序進行初始化。解構函式中，先執行函式體，然後按初始化順序的逆序銷燬成員。

注意：內建指標型別的成員不會delete所指向的物件
智慧指標與普通指標不同，智慧指標是類型別，具有解構函式，在析構階段自動銷燬。

什麼時候呼叫解構函式
無論何時一個物件被銷燬，會自動呼叫其解構函式，具體體現在：

• 變數值離開其作用域時被銷燬；
• 當一個物件被銷燬時，其成員被銷燬；
• 容器（標準庫容器或陣列）被銷燬時，其元素被銷燬；
• 對於動態分配的物件，當對指向它的指標應用delete運算子時被銷燬；
• 對應臨時物件，當建立它的完整表示式結束時被銷燬；

合成解構函式
當一個類未定義自己的解構函式時，編譯器會為它定義一個合成解構函式。
需要注意的是：

• 解構函式本身並不直接銷燬成員，成員是在解構函式體之後隱含的析構階段中被銷燬的；
• 合成解構函式函式不會delete一個指標資料成員，需要定義一個解構函式來釋放函式分配的記憶體；

13.1.4 三/五法則

三個基本操作控制類的拷貝：拷貝建構函式、拷貝賦值運算子、解構函式；
兩個新增的操作：移動建構函式、移動賦值運算子。

需要解構函式的類也需要拷貝和賦值操作
因為自定義解構函式往往用來釋放合成解構函式無法釋放的記憶體，比如指標資料成員指向的記憶體。此時，也需要自定義拷貝和賦值操作，因為合成的拷貝和賦值操作，通常無法處理指標指向的記憶體。

需要拷貝操作的類也需要賦值操作，反之亦然
某些類需要完成的工作，只需要拷貝或賦值，不需要析構。比如，類為每個物件分配一個獨有的、唯一的序號。該類需要自定義一個拷貝建構函式為每個新建物件生成該序號。賦值操作也同樣需要自定義。

13.1.5 使用=default

將拷貝控制成員定義為=default顯示地要求編譯器生成合成的版本 -- 合成預設建構函式，合成拷貝建構函式，合成賦值運算子，合成解構函式。
注意：只能對具有合成版本的成員函式使用 =default （預設建構函式，拷貝控制成員）

// 類內用=default修飾宣告，合成的函式將隱式宣告為內聯的；類外，就不是內聯的。

class Sales_data {
public:
  Sales_data() = default;
  Sales_data(const Sales_data&) = default;
  Sales_data& operator=(const Sales_data &);
  ~Sales_data() = default;
  // 其他成員的定義，略
}

Sales_data& operator=(const Sales_data &) = default;

13.1.6 阻止拷貝

大多數類應該定義預設建構函式、拷貝建構函式和拷貝賦值運算子。少數類可能會需要阻止拷貝，如iostream類阻止拷貝，避免多個物件寫入或讀取相同的IO緩衝。

定義刪除的函式
可以通過將拷貝建構函式和拷貝賦值運算子，定義為刪除的函式來阻止拷貝。
刪除的函式：雖然聲明瞭該函式，但不能以任何方式使用它們。

struct NoCopy {
  NoCopy() = default; // 使用合成的預設建構函式
  NoCopy(const NoCopy&) = delete; // 阻止拷貝
  NoCopy& operator=(const NoCopy&) = delete; // 阻止賦值
  ~NoCopy() = default; // 使用合成的解構函式
}

解構函式不能是刪除的成員
不能刪除解構函式，如果刪除解構函式，就無法銷燬此型別物件。

合成的拷貝控制成員可能是刪除的
如果一個類有一個數據成員不能預設構造、拷貝、複製或銷燬，則對應成員函式將被定義為刪除的。
一個成員有刪除的，或不可訪問的解構函式，會導致合成的預設和拷貝建構函式被定義為刪除的。