= 运算符是否在 C++ 中调用 constructor/new？

Question

假设我有一个（不可变的）矩阵 class，它在构造函数中动态创建一个数组，并在析构函数中删除它。

template <typename T>
class matrix {
private:
    T* data;
public:
    size_t const rows, cols;
    matrix(size_t rows, size_t cols) : rows(rows), cols(cols) {
        data = new T[rows*cols];
    }
    ~matrix() {
        delete [] data;
    }
    //access data
    T& operator()(size_t row, size_t col) {
        return data[row*cols + col];
    }
    matrix<T>& operator=(const matrix<T>& other) {
        //what will this->data contain? do I need to delete anything here?
        //should I call the constructor?
        rows = other.rows;
        cols = other.cols;
        data = new T[rows*cols];
        std::copy(&data[0],&data[0] + (sizeof(T)*rows*cols),&other.data[0]);
        return *this;
    }
}

因为我在 operator= 函数中没有默认构造函数，所以 this 中的数据只是垃圾，对吧？即使我有一个默认构造函数，它也会被调用吗？我将上面的代码基于示例 here。请注意，为了简洁起见，我省略了输入 validation/bounds。

编辑：我想澄清一下，我只关心这样的电话：

matrix<int> A = B;

其中B已经初始化。

Answer 1

Because I don't have a default constructor within the operator= function, the data in this is just garbage, right?

没有

Even if I had a default constructor would it be called?

没有

但是，存在内存泄漏。您没有释放构造对象时分配的内存。

Answer 2

如果您使用 std::vector 来存储您的数据，您的 class 会变得更加简单

template <typename T>
class matrix {
   std::vector<T> data;
public:
    size_t const rows, cols;
    matrix(size_t rows, size_t cols) : rows(rows), cols(cols) {
        data.resize(rows*cols);
    }
    //access data
    T& operator()(size_t row, size_t col) {
        return data[row*cols + col];
    }
}

你再也不用担心内存泄漏，也不需要写析构函数、拷贝构造函数或赋值运算符。

Answer 3

您可以初始化一个 matrix 对象，然后为该对象使用 operator=。在这种情况下，这个 matrix 对象中的 data 不会是垃圾，因为它已经被初始化了。

如果您使用 operator= 作为 matrix 的未初始化实例，例如 matrix<int> a = b;，其中 b 已经初始化，这意味着您正在调用复制构造函数，由编译器自动生成。在这两种情况下，都没有垃圾值。

Answer 4

Say I have a (immutable) matrix class that dynamically creates an array in the constructor, and deletes it in the deconstructor.

您没有实现移动构造函数和移动赋值运算符，这违反了 C++11 中的 Rule of Three by not implementing a copy constructor (and the Rule of Five。

您的复制赋值运算符存在内存泄漏，因为在分配 new[] 数组之前，它没有对旧的 data 数组进行 delete[] 运算。

试试这个：

template <typename T>
class matrix {
private:
    T* data;
    size_t const rows, cols;

public:
    matrix(size_t rows, size_t cols) : rows(rows), cols(cols) {
        data = new T[rows*cols];
    }

    matrix(const matrix<T> &src) : rows(src.rows), cols(src.cols) {
        data = new T[rows*cols];
        std::copy(data, &data[rows*cols], src.data);
    }

    /* for C++11:

    matrix(matrix<T> &&src) : rows(0), cols(0), data(nullptr) {
        std::swap(rows, src.rows);
        std::swap(cols, src.cols);
        std::swap(data, src.data);
    }
    */

    ~matrix() {
        delete [] data;
    }

    T& operator()(size_t row, size_t col) {
        return data[(row * cols) + col];
    }

    T operator()(size_t row, size_t col) const {
        return data[(row * cols) + col];
    }

    matrix<T>& operator=(const matrix<T>& other) {
        if (&other != this) {
            delete[] data;
            rows = other.rows;
            cols = other.cols;
            data = new T[rows*cols];
            std::copy(data, &data[rows*cols], other.data);
        }
        return *this;
    }

    /* for C++11:

    matrix<T>& operator=(matrix<T> &&other) {
        delete[] data;
        data = nullptr;
        rows = cols = 0;

        std::swap(rows, other.rows);
        std::swap(cols, other.cols);
        std::swap(data, other.data);

        return *this;
    }
    */
};

然而，copy-and-swap idiom 会更安全：

template <typename T>
class matrix {
private:
    T* data;
    size_t const rows, cols;

public:
    matrix(size_t rows, size_t cols) : rows(rows), cols(cols) {
        data = new T[rows*cols];
    }

    matrix(const matrix<T> &src) : rows(src.rows), cols(src.cols) {
        data = new T[rows*cols];
        std::copy(data, &data[rows*cols], src.data);
    }

    /* for C++11:

    matrix(matrix<T> &&src) : rows(0), cols(0), data(nullptr) {
        src.swap(*this);
    }
    */

    ~matrix() {
        delete [] data;
    }

    T& operator()(size_t row, size_t col) {
        return data[(row * cols) + col];
    }

    T operator()(size_t row, size_t col) const {
        return data[(row * cols) + col];
    }

    void swap(matrix<T>& other) noexcept
    {
        std::swap(rows, other.rows);
        std::swap(cols, other.cols);
        std::swap(data, other.data);
    }

    matrix<T>& operator=(const matrix<T>& other) {
        if (&other != this) {
            matrix<T>(other).swap(*this);
        }
        return *this;
    }

    /* for C++11:

    matrix<T>& operator=(matrix<T> &&other) {
        other.swap(*this);
        return *this;
    }
    */
};

在后一种情况下，复制赋值和移动赋值运算符可以合并为 C++11 中的单个运算符：

matrix<T>& operator=(matrix<T> other) {
    other.swap(*this);
    return *this;
}

或者，您可以使用 std::vector 遵循零法则，让编译器和 STL 为您完成所有工作：

template <typename T>
class matrix {
private:
    std::vector<T> data;
    size_t const rows, cols;

public:
    matrix(size_t rows, size_t cols) : rows(rows), cols(cols), data(rows*cols) {
    }

    T& operator()(size_t row, size_t col) {
        return data[(row * cols) + col];
    }

    T operator()(size_t row, size_t col) const {
        return data[(row * cols) + col];
    }
};

Because I don't have a default constructor within the operator= function, the data in this is just garbage, right?

不，因为 operator= 只能在先前构造的对象上调用，就像任何其他 class 实例方法一样。

Even if I had a default constructor would it be called?

在你展示的例子中，没有。

I would like to clarify that I'm only concerned for a call like this:
matrix<int> A = B;

该语句根本不调用 operator=。 = 的使用只是语法糖，编译器实际上执行 复制构造 就好像你写了这个：

matrix<int> A(B);

这需要一个复制构造函数，但您尚未实现，编译器生成的复制构造函数不足以对您的数组进行深度复制。

复制作业 看起来更像这样：

matrix<int> A; // <-- default construction
A = B; // <-- copy assignment

matrix<int> A(B); // <-- copy construction
A = C; // <-- copy assignment

= 运算符是否在 C++ 中调用 constructor/new？

Does the = operator call the constructor/new in C++?

c++

arrays

oop

assignment-operator

assign