第13章 拷貝控制

1. 拷貝控制操作：拷貝構(gòu)造函數(shù)错览、拷貝賦值運(yùn)算符理澎、移動構(gòu)造函數(shù)逞力、移動賦值運(yùn)算符、析構(gòu)函數(shù)糠爬。
2. 當(dāng)類中沒有聲明構(gòu)造函數(shù)時寇荧，編譯器會在其需要時生成合成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)類中沒有定義拷貝構(gòu)造函數(shù)時执隧，編譯器生成合成拷貝構(gòu)造函數(shù)揩抡。合成拷貝賦值運(yùn)算符、合成析構(gòu)函數(shù)與合成拷貝構(gòu)造函數(shù)類似镀琉。當(dāng)類中沒有自定義拷貝控制成員峦嗤，且每個非static數(shù)據(jù)成員都可以移動時，編譯器才會合成移動構(gòu)造函數(shù)或移動賦值運(yùn)算符屋摔。
3. 若一個類需要析構(gòu)函數(shù)烁设，則幾乎肯定需要拷貝構(gòu)造函數(shù)、拷貝賦值運(yùn)算符钓试；若一個類需要拷貝構(gòu)造函數(shù)装黑，則幾乎肯定需要拷貝賦值運(yùn)算符；若一個類需要拷貝賦值運(yùn)算符弓熏，則幾乎肯定需要拷貝構(gòu)造函數(shù)恋谭。若一個類定義任意一個拷貝控制，則應(yīng)該定義所有的5個拷貝控制操作挽鞠。

13.1 拷貝疚颊、賦值與銷毀

1. 拷貝構(gòu)造函數(shù)

1. 拷貝構(gòu)造函數(shù)的第一個參數(shù)是自身類型的引用，且任意額外參數(shù)都有默認(rèn)值滞谢〈。拷貝構(gòu)造函數(shù)通常不是explicit，第一個參數(shù)幾乎總是const狮杨。
2. 直接初始化要求編譯器通過函數(shù)匹配選擇構(gòu)造函數(shù)母截，拷貝初始化要求編譯器將右側(cè)運(yùn)算對象拷貝到左側(cè)運(yùn)算對象，必要時可進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換橄教。
3. 使用拷貝初始化的情況：使用=定義變量清寇；將實(shí)參傳遞給非引用形參；返回類型為非引用類型的函數(shù)返回對象护蝶；花括號列表初始化數(shù)組元素或聚合類成員华烟；某些類類型會對其分配的對象進(jìn)行拷貝初始化，如vector的insert和push進(jìn)行拷貝初始化持灰，emplace進(jìn)行直接初始化盔夜。
4. 拷貝構(gòu)造函數(shù)的第一個參數(shù)必須是引用類型，因?yàn)楹瘮?shù)調(diào)用過程中，非引用類型的形參通過拷貝構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行拷貝初始化喂链。若第一個參數(shù)不是引用類型返十，函數(shù)調(diào)用時非引用類型的形參使用拷貝構(gòu)造函數(shù)初始化，而拷貝構(gòu)造函數(shù)的第一個參數(shù)是非引用類型椭微，第一個參數(shù)又需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)洞坑，如此會無限循環(huán)。
5. 雖然編譯器可以略過拷貝/移動構(gòu)造函數(shù)蝇率，但依然要求拷貝/移動構(gòu)造函數(shù)必須存在且可訪問迟杂。

class Foo{
public:
    Foo(); // 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
    Foo(const Foo&); // 拷貝構(gòu)造函數(shù)
}

string s = "1"; // 拷貝初始化，等價于string temp("1"); string s = temp; //使用拷貝構(gòu)造函數(shù)
string s("1"); // "1"：const char *本慕，略過拷貝構(gòu)造函數(shù)

2. 拷貝賦值運(yùn)算符

1. 賦值運(yùn)算符通常返回一個指向其左側(cè)運(yùn)算對象的引用排拷。標(biāo)準(zhǔn)庫通常要求保存在容器中的類型要具有賦值運(yùn)算符，且其返回值是左側(cè)運(yùn)算對象的引用间狂。
2. 大多數(shù)賦值運(yùn)算符會結(jié)合析構(gòu)函數(shù)和拷貝構(gòu)造函數(shù)的工作攻泼。編寫賦值運(yùn)算符時需注意自賦值情況，最好是在銷毀左側(cè)運(yùn)算對象資源之前拷貝右側(cè)運(yùn)算對象鉴象。

3. 析構(gòu)函數(shù)

1. 在構(gòu)造函數(shù)中，成員初始化在函數(shù)體之前完成何鸡，且按照它們在類中出現(xiàn)的順序初始化纺弊。在析構(gòu)函數(shù)中，先執(zhí)行函數(shù)體骡男，再按照初始化順序的逆序銷毀成員淆游。
2. 若成員是內(nèi)置指針類型，析構(gòu)函數(shù)不會自動delete其所指的對象隔盛。若成員是智能指針犹菱，因智能指針是類類型，故會執(zhí)行類成員自己的析構(gòu)函數(shù)實(shí)現(xiàn)自動銷毀吮炕。
3. 調(diào)用析構(gòu)函數(shù)的情況：變量離開作用域時被銷毀腊脱；當(dāng)一個對象被銷毀時，其成員被銷毀龙亲；標(biāo)準(zhǔn)庫容器或數(shù)組被銷毀時陕凹，其元素被銷毀；對于動態(tài)分配的對象鳄炉，當(dāng)delete指向該對象的指針時被銷毀杜耙；對于臨時對象，當(dāng)創(chuàng)建它的完整表達(dá)式結(jié)束時被銷毀拂盯。
4. 當(dāng)指向一個對象的引用或指針離開作用域時不會執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)佑女。

4. =default和=delete

1. 使用=default可顯式要求編譯器生成合成版本的拷貝控制成員。在類內(nèi)使用=default，合成的函數(shù)是內(nèi)聯(lián)的团驱，在類外使用=default摸吠，合成的函數(shù)就不是內(nèi)聯(lián)的。只能對具有合成版本的成員函數(shù)（默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)店茶，拷貝控制成員）使用=default蜕便。
2. 使用=delete表示不能以任意方式調(diào)用該成員函數(shù)。=delete必須出現(xiàn)在函數(shù)第一次聲明的時候贩幻〗蜗伲可對任意函數(shù)使用=delete，不局限于默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)和拷貝控制成員丛楚。
3. 最好不要對析構(gòu)函數(shù)使用=delete族壳。對于析構(gòu)函數(shù)已刪除的類型，不能定義該類型的變量趣些，可動態(tài)分配但不能釋放該類型的對象仿荆。
4. 將拷貝控制成員聲明為private但不定義，可阻止用戶代碼坏平、友元函數(shù)拢操、成員函數(shù)進(jìn)行拷貝控制。

13.2 拷貝控制和資源管理

1. 可定義拷貝操作使類的行為看起來像一個值或一個指針混滔。類的行為像一個值，意味著類有自己的狀態(tài)，副本與原對象無關(guān)坯屿，修改副本不會改變原對象油湖。類的行為像一個指針，則類共享狀態(tài)领跛，副本與原對象使用相同底層數(shù)據(jù)乏德，修改副本會改變原對象。
2. 指針成員的拷貝決定類的行為像值或像指針吠昭。
3. 令類的行為像指針喊括，最好是使用share_ptr管理類中的資源。若想直接管理資源矢棚，則需使用引用計(jì)數(shù)郑什。可將引用計(jì)數(shù)保存在動態(tài)內(nèi)存中蒲肋。

13.3 交換操作

1. 當(dāng)作用域有using std::swap蘑拯，若存在類型特定的swap版本，swap調(diào)用會與之匹配兜粘，若不存在類型特定版本申窘，則會使用std::swap
2. 對于行為類值的類，賦值運(yùn)算符通過拷貝并交換技術(shù)（形參是非引用類型孔轴，swap定義賦值運(yùn)算符）可自動處理自賦值情況且天然就是異常安全的偶洋。

13.4 拷貝控制示例

1. 當(dāng)類需要分配資源、簿記工作（類似于郵件處理應(yīng)用中的Message和Folder）等操作時距糖，通常需要拷貝控制。

13.5 動態(tài)內(nèi)存管理類

1. 當(dāng)類需要在運(yùn)行時分配可變大小的內(nèi)存空間時牵寺，通常使用標(biāo)準(zhǔn)庫容器保存其數(shù)據(jù)悍引。
2. 若類需要自己進(jìn)行內(nèi)存分配，則必須定義自己的拷貝控制成員來管理所分配的內(nèi)存帽氓。

13.6 對象移動

1. 移動而非拷貝對象的情況：對象拷貝后就立即被銷毀趣斤；IO、unique_ptr等類中包含不能被共享的資源（如IO緩沖黎休、指針）浓领。
2. 標(biāo)準(zhǔn)庫容器、string和shared_ptr類同時支持拷貝和移動势腮，IO和unique_ptr類只支持移動联贩。

1. 左值引用

1. 右值引用&&即必須綁定到右值的引用。右值引用只能綁定到一個將要銷毀的對象捎拯。
2. 左值和右值是表達(dá)式的屬性泪幌，左值表達(dá)式表示一個對象的身份，右值表達(dá)式表示對象的值。左值有持久的狀態(tài)祸泪，右值只能是字面常量或表達(dá)式求值過程中創(chuàng)建的臨時對象吗浩。
3. 非const左值引用可以綁定賦值、下標(biāo)没隘、解引用懂扼、前置遞增/遞減、返回左值引用的函數(shù)右蒲；const左值引用和右值引用可以綁定算術(shù)阀湿、關(guān)系、位品嚣、后置遞增/遞減炕倘、要求轉(zhuǎn)換的表達(dá)式、字面常量翰撑、返回右值的表達(dá)式罩旋。
4. std::move可將左值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的右值引用類型搔弄。移后源對象（使用std::move后的對象）可以被銷毀或賦值蚊逢，但不能使用其值。

int i = 42;
int &r1 = i;
const int &r2 = 42;
int && r3 = 42;
int &&r4 = r3; // 錯誤郁季，r3是變量逝撬，變量是左值
int &&r5 = std::move(i);

2. 移動構(gòu)造函數(shù)和移動賦值運(yùn)算符

1. 移動構(gòu)造函數(shù)第一個參數(shù)是非const的右值引用浴骂，任何額外參數(shù)必須有默認(rèn)實(shí)參。移動構(gòu)造函數(shù)需完成資源移動宪潮，保證移后源對象可被銷毀和賦值溯警。
2. 不拋出異常的移動構(gòu)造函數(shù)和移動賦值函數(shù)必須標(biāo)記noexcept。
3. 當(dāng)類中沒有自定義拷貝控制成員狡相，且每個非static數(shù)據(jù)成員都可以移動時梯轻，編譯器才會合成移動構(gòu)造函數(shù)或移動賦值運(yùn)算符。
4. 定義了一個移動構(gòu)造函數(shù)或移動賦值運(yùn)算符的類必須定義自己的拷貝操作尽棕，否則合成拷貝構(gòu)造函數(shù)和合成拷貝賦值運(yùn)算符會被定義為刪除的喳挑。
5. 若類中拷貝操作與移動操作同時存在，則進(jìn)行函數(shù)匹配滔悉，實(shí)參是左值的函數(shù)會使用拷貝操作伊诵，實(shí)參是右值的函數(shù)會使用移動操作。若類中只有拷貝操作且實(shí)參是右值回官，則會調(diào)用拷貝操作曹宴。
6. make_move_iterator可將普通迭代器轉(zhuǎn)換為移動迭代器。
7. 不要隨便使用移動操作孙乖。移后源對象具有不確定的狀態(tài)浙炼，對其調(diào)用std::move很危險份氧。當(dāng)我們調(diào)用move時，必須絕對確認(rèn)移后源對象沒有其它用戶弯屈。

3. 右值引用和成員函數(shù)

1. 除構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符外窄刘，其它成員函數(shù)也可同時提供拷貝和移動版本窥妇，拷貝版本接受一個指向const的左值引用，移動版本接受一個指向非const的右值引用娩践。
2. 通常我們可以在一個對象上調(diào)用成員活翩，而不用管該對象是左值或右值。C++允許向右值賦值翻伺，若想阻止該用法材泄，強(qiáng)制使左側(cè)運(yùn)算對象必須是左值，可在參數(shù)列表后放置引用限定符吨岭。

(s1+s2) = "abc"; // 雖然s1+s2返回右值拉宗，但它依舊可以調(diào)用拷貝賦值運(yùn)算符來實(shí)現(xiàn)賦值。

3. 引用限定符可以是&或&&辣辫，&指出this可以指向一個左值旦事，&&指出this可以指向一個右值。若const與引用限定符同時存在急灭，則const必須在前族檬，引用限定符必須在后。
4. 若一個成員函數(shù)有引用限定符化戳，則具有相同參數(shù)列表的所有版本都必須有引用限定符。