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[c++]关于拷贝构造函数和析构函数执行次数的思考

feixianxing 2023-04-17 原文

前言

最近在学习C++的类如何构造，在W3Cschool上看到关于拷贝构造函数的一个例子，记录一下。

案例背景

这篇文章大致是构造了如下的一个Line类：

class Line{
    public:
        int getLength(void);
        Line(int len);          // 简单构造函数
        Line(const Line &obj);  // 拷贝构造函数
        ~Line();                // 析构函数

    private:
        int *ptr;   //指向length
};

其中构造函数和析构函数的定义如下:

  • 简单构造函数：
Line::Line(int len){
    cout<< "Normal constructor allocating ptr." <<endl;
    // 为指针分配内存
    ptr = new int;
    *ptr = len;
}
  • 拷贝构造函数：
Line::Line(const Line &obj){
    cout<< "Copy constructor allocating ptr." <<endl;
    ptr = new int;
    // copy the value
    //这里右式的运算顺序是先获取obj.ptr，再用'*'取值.
    //因为是复制值，而不是复制地址，所以'='两边都要加上'*'，
    //否则，多个Line对象的长度都会被绑定到一起。
    *ptr = *obj.ptr;
}
  • 析构函数（在对象被销毁时执行）：
Line::~Line(void){
    cout<< "Freeing memory!"<<endl;
    delete ptr;
}
  • 获取Line对象的长度，直接返回指针指向的int类型数据
int Line::getLength(void){
    return *ptr;
}
  • 定义一个display函数，用于输出Line对象的长度:
void display(Line obj){
    cout<< "Length of line : "<<obj.getLength() <<endl;
}

正文

对于以下main函数的内容：

int main(){
    Line line1(10);
    Line line2(line1);  //这里调用了拷贝构造函数

    display(line1);
    display(line2);

    return 0;
}

预期的输出是：

Normal constructor allocating ptr.
Copy constructor allocating ptr.
Length of line : 10
Length of line : 10
Freeing memory!
Freeing memory!

但实际输出是：
拷贝构造函数和析构函数被调用了好几次

Normal constructor allocating ptr.
Copy constructor allocating ptr.
Copy constructor allocating ptr.
Length of line : 10
Freeing memory!
Copy constructor allocating ptr.
Length of line : 10
Freeing memory!
Freeing memory!
Freeing memory!

分析

在设置断点和调试代码之后，发现原因：

  • display函数的函数参数是值传递，也就是说在调用时会创建函数参数(Line对象)的副本，并且display函数执行完之后，副本会被删除。
  • 也就是说，每执行一次display函数，都会触发对拷贝构造函数和析构函数的调用，就会输出如下的文本:
Copy constructor allocating ptr.
Length of line : 10
Freeing memory!
  • 而输出结尾的两个Freeing memory!是由于C/C++的局部变量是存储在栈区stack的。栈区由编译器自动分配和释放内存。
  • 当程序执行到return 0;的时候，局部变量line1和line2被销毁，故析构函数被调用。
  • 并且需要注意的是，这两个输出的顺序是：
Freeing memory!		--> 对应line2的销毁
Freeing memory!		--> 对应line1的销毁
  • 这是因为变量是存储在栈区中的，遵循FILO(First In, Last Out)的顺序。
c++思考codeLinepreC++

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