堆与拷贝构造函数及补充this指针

C++ 内存区

C++ 内存通常分为 4 个区域：

1. 全局数据区（data area）；
2. 代码区（code area）；
3. 堆区（自由存储区）（heap area）；
4. 栈区（stack area）；

在 C 语言中，我们通过 malloc 或者 calloc 申请的空间即为堆区的空间，使用完成后用 free 归还申请的内存；而在 C++ 中我们用 new 申请堆区内存，delete 释放内存。操作堆内存时，有借有还，分配了堆内存就要记得对其进行回收，当然，这在 C++ 中是一件很麻烦的事情。

new 和 delete

C++ 是面向对象编程语言，类和对象变得尤为重要，也是 C++ 与 C 语言的主要区分标志，在 C++ 中我们不能再依赖 C 语言中的 malloc ()等函数申请内存，其中一个原因是，它不能在分配空间时调用类中的构造函数，然而类对象的建立正是由构造函数来完成的。

而 free()函数也不会调用类中的析构函数，关于构造函数及析构函数详见文章。

通过 malloc 申请到的对象空间无非就是一个含有随机数据的类对象空间而已，值不确定，毫无意义，要使得对象有意义我们还需要在后续自行调用构造函数，十分不便，故 C++ 用 new 代替 malloc ()那是必然的。

使用 new 分配堆对象

C++ 的 new 和 deleta 机制简单易懂，以下程序片段演示了堆对象空间的申请

class student  //student类
{
    public:
        //..
    private:
        //..
};
void func(){
    student* p;
    p=new student;//申请堆对象，p指向该对象地址，此时C++自动调用构造函数student()
    //..
    delete p;//释放堆对象的空间，此时C++自动调用析构函数~student()
}

如果需要调用有参构造函数，参考以下程序片段

class Tdate{
    public:
        Tdate(int m,int d,int y);//有参构造函数
        Tdate(){};//无参构造函数
    protected:
        int month;
        int day;
        int year;
};
Tdate::Tdate(int m,int d,int y)
{
    //..
}
void fun(){
    Tdate* p;
    //p=new Tdate();调用无参构造函数的方法
    p=new Tdate(1,1,2021);//调用有参构造函数
    //..
    delete p;
}

delete 与 delete[]的使用

delete 的用法如以上内容，在其后跟上指向需要释放的空间的指针即可；而 delete[]我们通过后面的“[]”就知道这是用于释放数组空间的，如果我们申请的是如下的堆空间

void fun(){
    Tdate* p;
    p=new Tdate[5];//分配5个对象数组空间，此时只能调用默认的无参构造函数
    //..
    delete[] p;//释放这5个对象数组空间
}

delete[]即是告诉 C++ 该指针指向的是一个数组，[]不需要写上数组长度，如果有，C++ 编译器也会将其忽略，但绝不能忘记写[]。

拷贝构造函数

拷贝构造函数，顾名思义，用于拷贝一个对象然后去构造另一个对象的函数，即用一个对象的值去初始化一个新构造的对象，如以下代码片段

student s1("Henry");
student s2=s1;//拷贝对象s1至s2，此时会调用拷贝构造函数

将对象作为函数参数传递时，也涉及对象的拷贝，因为函数调用涉及实参到形参的传递，也就是将实参对象拷贝到形参对象，对象的类型多种多样，很多对象中的数据并不像基本的 int、double 等能够简单的赋值拷贝，比如对象里可能存在用 new 申请的堆空间？那么显然就不能进行简单的赋值拷贝，这也就引出了拷贝构造函数的意义。

以下程序片段演示了如何编写我们需要的拷贝构造函数

class student{
    private:
        string name;
        int id;
    public:
        student(string nName="null",int nId=0)//构造函数
        {
            this->name=nName;
            this->id=nId;
            cout<<"Constructing new student "<<nName<<endl;
}
        student(student& s){//拷贝构造函数，student&为student类对象的引用，引用的内容参考前一篇文章
            cout<<"Constructing copy of "<<s.name<<endl;
            this->name="copy of "+s.name;
            this->id=s.id;
}
        ~student(){
            cout<<"delete "<<this->name<<endl;
}
};
void fun(student s){
    cout<<"In function fun()"<<endl;
}
int main()
{
    student henry("Henry",21);
    cout<<"Calling fun()"<<endl;
    fun(henry);
    cout<<"Returned from fun()"<<endl;
    return 0;
}

运行结果

Constructing new student Henry
Calling fun()
Constructing copy of Henry
In function fun()
delete copy of Henry
Returned from fun()
delete Henry

默认拷贝构造函数

与构造函数类似，当开发者没有定义自己的拷贝构造函数时，C++ 将提供一个默认拷贝构造函数。

其工作方法为：完成一个成员一个成员的简单拷贝。

浅拷贝与深拷贝

浅拷贝即是像默认拷贝构造函数那样对数据成员进行简单的复制，那么如果对象中存在分配的资源（如堆内存）我们就不能在进行简单的浅拷贝，那样会使多个对象拥有同一块内存资源，如果其中一个对象遭到释放，那么其他对象将面临严重的内存堆栈错误，并且，在对象进行析构时，也会多次释放同一块资源，程序崩溃。

以下程序片段演示了深拷贝

class student{
    public:
        student(char* nName);
        student(student& s);
        ~student();
    protected:
        char* name;
};
student::student(cahr* nName){//构造函数
    this->name=new char[strlen(nName)+1];//申请新内存
    if(nName)
        strcpy(this->name,nName);
}
student::student(student& s){//深拷贝构造函数
    this->name=new char[strlen(s.name)+1];//申请新内存
    if(s.name)
        strcpy(this->name,s.name);
}
student::~student(){
    name[0]="\0";
    delete name;
}

无名对象

仅简述无名对象的三种用法

//此程序片段中student为一个类
student& refs=student("Henry");//初始化引用
student s=student("Henry");//初始化对象
fun(student("Henry"));//作为函数参数

【补充】this 指针

this 指针，其实我们看名字可以知道，这个指针肯定是指向与自己相关的，或正在处理的内存空间。

的确如此，一个类中所有对象调用的成员函数都处于同一个代码段，成员函数为了区分数据成员属于哪一个对象，故出现了 this 指针。

如在对象 s 调用成员函数 set()时：s.set(1,1,2021)，成员函数 set 除了接受了 3 个实参外，还接受了一个对象的地址（对象 s 的地址），这个地址被隐含的形参 this 指针所获取即 this 相当于&s，所有都数据成员的访问都隐含地被加上了 this->，在本文前面的代码片段中，我特意加上了 this->，方便读者理解。

//以下三种数据成员访问方法等价
month=m;
this->month=m;
s.month=m;

我们在一个成员函数需要返回当前处理的对象或对象的地址时，this 指针就成为了必要，如以下程序片段

student student::fun(){
    //..
    return *this;//返回当前对象
    //return this;//返回指向当前对象的指针
}

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编辑：Henry 2021-03-04 未授权禁止转载

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