如何在 C++ 中使用基类的构造函数和赋值运算符？

Question

我有一个带有一组构造函数和一个赋值运算符的类B

这里是：

class B
{
 public:
  B();
  B(const string& s);
  B(const B& b) { (*this) = b; }
  B& operator=(const B & b);

 private:
  virtual void foo();
  // and other private member variables and functions
};

我想创建一个继承类D ，它只会覆盖函数foo() ，不需要其他更改。

但是，我想D具有相同的组构造，包括拷贝构造函数和赋值运算符为B ：

D(const D& d) { (*this) = d; }
D& operator=(const D& d);

我是否必须在D重写所有这些，或者有没有办法使用B的构造函数和运算符？ 我特别想避免重写赋值运算符，因为它必须访问B的所有私有成员变量。

Answer 1

您可以显式调用构造函数和赋值运算符：

class Base {
//...
public:
    Base(const Base&) { /*...*/ }
    Base& operator=(const Base&) { /*...*/ }
};

class Derived : public Base
{
    int additional_;
public:
    Derived(const Derived& d)
        : Base(d) // dispatch to base copy constructor
        , additional_(d.additional_)
    {
    }

    Derived& operator=(const Derived& d)
    {
        Base::operator=(d);
        additional_ = d.additional_;
        return *this;
    }
};

有趣的是，即使您没有明确定义这些函数（然后它使用编译器生成的函数），这也能工作。

class ImplicitBase { 
    int value_; 
    // No operator=() defined
};

class Derived : public ImplicitBase {
    const char* name_;
public:
    Derived& operator=(const Derived& d)
    {
         ImplicitBase::operator=(d); // Call compiler generated operator=
         name_ = strdup(d.name_);
         return *this;
    }
};  

Answer 2

简短回答：是的，您需要重复 D 中的工作

长答案：

如果您的派生类“D”不包含新成员变量，那么默认版本（由编译器生成应该可以正常工作）。 默认复制构造函数将调用父复制构造函数，默认赋值运算符将调用父赋值运算符。

但是，如果您的类“D”包含资源，那么您将需要做一些工作。

我发现你的复制构造函数有点奇怪：

B(const B& b){(*this) = b;}

D(const D& d){(*this) = d;}

通常复制构造函数链使它们从基础向上复制构造。 在这里，因为您正在调用赋值运算符，所以复制构造函数必须首先调用默认构造函数以从底向上默认初始化对象。 然后你再次使用赋值运算符下降。 这似乎相当低效。

现在，如果你做一个作业，你是从下往上（或自上而下）复制，但你似乎很难做到这一点并提供强大的异常保证。 如果在任何时候资源无法复制并且您抛出异常，则该对象将处于不确定状态（这是一件坏事）。

通常我看到它以相反的方式完成。
赋值运算符是根据复制构造函数和交换定义的。 这是因为它可以更容易地提供强大的异常保证。 我认为您无法通过这种方式提供强有力的保证（我可能是错的）。

class X
{
    // If your class has no resources then use the default version.
    // Dynamically allocated memory is a resource.
    // If any members have a constructor that throws then you will need to
    // write your owen version of these to make it exception safe.


    X(X const& copy)
      // Do most of the work here in the initializer list
    { /* Do some Work Here */}

    X& operator=(X const& copy)
    {
        X tmp(copy);      // All resource all allocation happens here.
                          // If this fails the copy will throw an exception 
                          // and 'this' object is unaffected by the exception.
        swap(tmp);
        return *this;
    }
    // swap is usually trivial to implement
    // and you should easily be able to provide the no-throw guarantee.
    void swap(X& s) throws()
    {
        /* Swap all members */
    }
};

即使您从 X 派生出类 D，这也不会影响此模式。
诚然，您需要通过显式调用基类来重复一些工作，但这是相对微不足道的。

class D: public X
{

    // Note:
    // If D contains no members and only a new version of foo()
    // Then the default version of these will work fine.

    D(D const& copy)
      :X(copy)  // Chain X's copy constructor
      // Do most of D's work here in the initializer list
    { /* More here */}



    D& operator=(D const& copy)
    {
        D tmp(copy);      // All resource all allocation happens here.
                          // If this fails the copy will throw an exception 
                          // and 'this' object is unaffected by the exception.
        swap(tmp);
        return *this;
    }
    // swap is usually trivial to implement
    // and you should easily be able to provide the no-throw guarantee.
    void swap(D& s) throws()
    {
        X::swap(s); // swap the base class members
        /* Swap all D members */
    }
};

Answer 3

您的设计很可能存在缺陷（提示：切片、实体语义与值语义）。 在来自多态层次结构的对象上拥有完整的复制/值语义通常根本不需要。 如果您想提供它以防万一以后可能需要它，这意味着您将永远不需要它。 使基类不可复制（例如通过从 boost::noncopyable 继承），仅此而已。

当这种需求真正出现时，唯一正确的解决方案是信封字母习语，或者来自 Sean Parent 和 Alexander Stepanov IIRC 的关于常规对象的文章中的小框架。 所有其他解决方案都会给您带来切片和/或 LSP 的麻烦。

关于该主题，另请参见 C++CoreReference C.67： C.67：基类应禁止复制，并在需要“复制”时提供虚拟克隆。

Answer 4

您将不得不重新定义所有不是默认或复制构造函数的构造函数。 您不需要重新定义复制构造函数或赋值运算符，因为编译器提供的那些（根据标准）将调用所有基的版本：

struct base
{
   base() { std::cout << "base()" << std::endl; }
   base( base const & ) { std::cout << "base(base const &)" << std::endl; }
   base& operator=( base const & ) { std::cout << "base::=" << std::endl; }
};
struct derived : public base
{
   // compiler will generate:
   // derived() : base() {}
   // derived( derived const & d ) : base( d ) {}
   // derived& operator=( derived const & rhs ) {
   //    base::operator=( rhs );
   //    return *this;
   // }
};
int main()
{
   derived d1;      // will printout base()
   derived d2 = d1; // will printout base(base const &)
   d2 = d1;         // will printout base::=
}

请注意，正如 sbi 所指出的，如果您定义任何构造函数，编译器将不会为您生成默认构造函数，其中包括复制构造函数。

Answer 5

原代码有误：

class B
{
public:
    B(const B& b){(*this) = b;} // copy constructor in function of the copy assignment
    B& operator= (const B& b); // copy assignment
 private:
// private member variables and functions
};

一般情况下，复制赋值不能定义复制构造函数，因为复制赋值必须释放资源，而复制构造函数不释放！！！

要理解这一点，请考虑：

class B
{
public:
    B(Other& ot) : ot_p(new Other(ot)) {}
    B(const B& b) {ot_p = new  Other(*b.ot_p);}
    B& operator= (const B& b);
private:
    Other* ot_p;
};

为了避免内存泄漏，复制赋值首先必须删除 ot_p 指向的内存：

B::B& operator= (const B& b)
{
    delete(ot_p); // <-- This line is the difference between copy constructor and assignment.
    ot_p = new  Other(*b.ot_p);
}
void f(Other& ot, B& b)
{
    B b1(ot); // Here b1 is constructed requesting memory with  new
    b1 = b; // The internal memory used in b1.op_t MUST be deleted first !!!
}

所以，复制构造函数和复制赋值是不同的，因为前者构造和对象进入初始化内存，后者必须在构造新对象之前先释放现有内存。

如果您执行本文最初建议的操作：

B(const B& b){(*this) = b;} // copy constructor

你将删除一个不存在的记忆。