递归复制构造函数？答案

【问题标题】：Recursive copy constructor?递归复制构造函数？
【发布时间】：2011-03-17 20:21:14
【问题描述】：

我正在尝试编写一个复制构造函数，它接受四叉树的一个节点，并复制该节点及其所有子节点及其子节点，等等。这是我所拥有的：

 Node(const Node & n) {

    nChild=new Node(*(n.nwChild));
    neChild=new Node(*(n.nChild));
    eChild=new Node(*(n.seChild));
    wChild=new Node(*(n.sChild));   
}

我觉得最后 4 行有点时髦。我所做的有意义吗？

【问题讨论】：

如果n.??Child 之一是NULL methinks，那么该代码将会崩溃。
但它不检查吗？
只有当??Child成员中的所有个成员都是NULL时，如果你想返回其中任何一个是NULL你，你的复制构造函数才会过早返回需要使用|| 运算符。
-1 你昨天问了一个问题：stackoverflow.com/questions/5332811/…。您可以（并且应该）在此处添加示例代码，而不是将其作为新问题发布在此处。

标签： c++ constructor

【解决方案1】：

您的构造函数不是异常安全的 - 假设第二个 new 抛出 bad_alloc，那么如何清理第一个？

您可以通过将Child 字段更改为您最喜欢的智能指针，让您的生活更轻松。如果您没有最喜欢的智能指针，请向自己介绍一些 ;-)

[编辑：刚刚注意到您没有提供数据成员定义，我只是假设它们是原始指针。如果它们已经是智能指针，请道歉。]

early-out 看起来有点奇怪 - 如果 rhs 上的所有四个孩子都为 NULL，那么 x/y/height/width 没有被复制怎么办？通常，这些成员将由初始化列表处理。如果 any 的孩子是 NULL，而不是 all 他们，你应该做一些特别的事情吗？目前，您不处理具有一个方向但不是全部 4 个子节点的节点。如果每个节点都有 4 个子节点或没有子节点是树的属性，那么您不需要检查所有 4 个子节点，但您 复制叶节点时是否需要初始化各个字段。如果一个节点可能正好有 1 个子节点，那么您就没有正确复制该节点。

除此之外，基本逻辑对我来说似乎还可以，从某种意义上说，只要没有出错，它就会递归复制。

【讨论】：

【解决方案2】：

对我来说很有意义。这是一个递归深拷贝，应该可以正常工作。但是不要忘记在析构函数中释放所有这些内存。并且在编码时要注意Quadtree 的临时副本，如果树很大，它们可能会很残酷。

这段代码唯一真正的问题是它距离异常安全还有很长的路要走。一方面，它应该使用initializer list 编写，这样：

Quadtree::QuadtreeNode::QuadtreeNode(const QuadtreeNode & n) 
 : x(n.x), y(n.y), height(n.height), width(n.width),
   nwChild(new QuadtreeNode(*(n.nwChild)), // ...

构造函数主体可以保持为空，除非您想做的不仅仅是初始化成员。完成此操作后，您可能需要考虑将裸指针换成某种智能指针。这将为使类异常安全打下良好的基础。

【讨论】：

我在最后 4 行得到了很多“使用未初始化的值”和“无效的读取大小”以及“条件跳转或移动取决于未初始化的值”第一行。这意味着什么？
您可能希望在友元工厂函数中执行此操作，以维护一组已复制的节点并防止导致堆栈溢出的循环。
但是不要忘记三法则。您需要一个有用的析构函数和一个深拷贝赋值运算符（可能使用复制和交换）来配合您的复制构造函数。
@bitmoe valgrind 警告意味着您传入的 n 未正确初始化。是否有可能您的默认构造函数没有正确设置nwChild 等？
我的默认构造函数只是将每个 child=NULL。所以构造函数中有 4 行这样的行。这样可以吗？

【解决方案3】：

除了这里的好答案（我赞成 Jon 的），我想介绍一种很酷的新方法来获得 C++0x 中的异常安全性。你的编译器可能还没有实现它。但我寄予厚望，一年后情况不会如此。

我从 Jon 的复制构造函数开始：

Quadtree::QuadtreeNode::QuadtreeNode(const QuadtreeNode & n) 
 : x(n.x), y(n.y), height(n.height), width(n.width),
   nwChild(new QuadtreeNode(*(n.nwChild)), // ...

现在假设您有一个默认构造函数，如您在其中一个 cmets 中所述：

Quadtree::QuadtreeNode::QuadtreeNode() 
 : x(0), y(0), height(0), width(0),
   nwChild(nullptr), // ...

现在您可以通过首先调用默认构造函数将 Jon 的复制构造函数转换为异常安全的构造函数！ :-) 具有讽刺意味的是，它看起来很像您的原始代码：

Quadtree::QuadtreeNode::QuadtreeNode(const QuadtreeNode & n)
     : QuadtreeNode()
{
    if(!(n.nwChild==NULL && n.neChild==NULL && n.seChild==NULL && n.swChild==NULL))
    {
        x=n.x;
        y=n.y;
        height=n.height;
        width=n.width;
        nwChild=new QuadtreeNode(*(n.nwChild));
        neChild=new QuadtreeNode(*(n.neChild));
        seChild=new QuadtreeNode(*(n.seChild));
        swChild=new QuadtreeNode(*(n.swChild)); 
    }
}

说明：这称为委托构造函数。并且是 C++0x 的一个新特性。您可以从字面上调用另一个构造函数。并且当任何构造函数完成时，该对象被视为已构造。从那时起，任何被抛出的异常都会激活析构函数进行清理。所以默认构造函数通常是一种以noexcept方式构造对象的便捷方式。然后你可以以自然的方式构建你的对象，知道如果抛出异常就会调用析构函数。

【讨论】：

如果初始化 swChild 的新 QuadtreeNode 以异常终止会发生什么？除非您进入 try/catch 块，否则每个指针都必须位于单独的类类型对象中，以便在失败时自动清理所有成功创建的对象
我担心你错过了我的帖子的重点：新功能；委托构造函数；容易异常安全。参见open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2011/n3242.pdf，15.3 [except.handle]，第 11 段。
是和不是。委托构造函数确实允许 QuadtreeNode 析构函数处理清理，因为一旦任何构造函数完成，对象就被认为已构造，并且将调用其析构函数。但在这种情况下，我仍然认为使用单独的类来包装每个指针（例如 copy_ptr）是一种更清洁的解决方案。它适用于当前的编译器:-)。

【解决方案4】：

节点是如何分配的？如果这种情况，我看到一个问题

 1   3
   5 
 7   9

如果我尝试复制5，而1 有一个指向5 的se 指针，它将重新制作5，进而重新制作1 等等。

【讨论】：

如果是这样，那么它就不是四叉树树，它是一个在任意一个顶点最多有4条边的图。

【解决方案5】：

首先，我在理解响应时遇到了一些困难，因为他们指的是我没有看到的条件测试你的原始代码。不过……

IIUC，你想做一个深拷贝。有两个问题必须考虑：如果其中一个（或多个）指针为空，以及如何使代码异常安全。这最明显的解决方案是使用智能指针对于每个指针，它都会进行深层复制并生成所有必要的检查。设计一个好的通用 copy_ptr 不是微不足道，因为它也应该处理多态指针。但是对于任何一种情况，或给定的约定，它都非常简单；如果 Node 不是多态的，那么 shared_ptr 的复制 ctor 可以就这么简单：

copy_ptr( T const& other )
    : m_ptr( other.m_ptr == NULL ? NULL : new T( *other.m_ptr ) )
{
}
~copy_ptr()
{
    delete m_ptr;
}

(使用交换习语进行赋值，并提供其他常用的智能指针函数。）

这样做，您可以将初始化程序直接放在初始化列表：

Node( Node const& other )
    : nChild( other.nChild )
    , neChild( other.neChild )
    //  ...

(没有智能指针，或者至少一个单独的类类型封装每个指针，你必须初始化在初始化列表中指向 null 的指针，然后分配在 try-catch 块中新的指向它们的指针，以便删除发生异常时已经更新的对象。）

【讨论】：