值语义引用语义(对象语义)

Posted on 2014-09-22 16:29 bw_0927 阅读(1847) 评论(1) 收藏举报

https://www.zybuluo.com/guochy2012/note/14265

http://ewangplay.appspot.com/?p=27001

定义

值语义和引用语义的定义是这样的：复制后与以前的对象无关的对象叫做值语义，无法复制或者复制后与原来的对象存在关联的对象称为引用语义。

那么该如何理解上面的定义呢？我的看法是：对象看起来表现的像一个值，就叫做值语义。

Java

我们先从Java中的相关语法看起：

int a = 8;
int b = a;

这里的a b 都是int，属于java中原生数据类型，他们的特点是复制后二者再无关联。它们表现出来是两个value，所以int类型为值语义（value semantic）。
与他们形成鲜明对比的是用户自定义的class：

Employee a1 = new Employee("zhangsan", 23);
Employee a2 = a1;
a2.setAge(30);
System.out.println(a1.getAge());

这段代码输出显然是30，第二行语句，导致a和b指向了同一个实际的对象。在这里，java的对象表现的行为不是一种value的行为，而是一种reference，所以这里称java中的对象为引用语义（reference semantic）。

C++

回到C++中，再看这个问题，以C++中一个普通的类为例：

class ItemBook{
private:
string isbn_;
double price_;
int amount_;
};

如果我们写出以下的代码：

ItemBook a1;
// set member of a1;
ItemBook a2 = a1;

那么a1和a2复制后没有任何关联，他们的表现和java中的原生数据类型一样，属于value语义。事实上，C++内置的标准库类型例如string、vector、list等都是值语义，凡是可以放入容器的元素都必须具备value语义，即必须具备拷贝的能力，放入标准容器的元素和之前的元素没有任何的关联。

那么C++中的引用语义看起来有些奇怪，可以这样理解：正是因为类不可复制，所以我们可以采用智能指针，来把它们转化为reference语义。
典型的例子是TcpConnection，它显然是不可复制的（因为牵扯到系统的资源），那么我们在程序中该如何把它作为参数传递呢？我们定义下面的类型：

typedef boost::shared_ptr<TcpConnection> TcpConnectionPtr;

这样我们在使用TcpConnection的场合一概采用TcpConnectionPtr，它表现的像一个引用，这就实现了引用语义。
对于那些对象复制后存在关联的对象，很多时候我们干脆禁用掉copy能力。

Java和C++的本质区别

我们可以得出这样一个结论，C++和java的本质区别在于语义不同！

总结

在设计C++的类时，严格的区分开对象是否可复制，也就是严格区分value语义和reference语义，这样可以避免很多潜在的BUG。

=========

（1）容器元素满足的基本条件

STL容器中的元素必须满足下面的几点基本需求：

容器中的元素必须是可复制的，而且复制实例跟原实例要保持一致。（通过拷贝构造函数）
容器中的元素必须是可赋值的。（通过赋值操作符）
容器中的元素必须是可销毁的。（通过析构函数）
对于序列容器中元素，默认构造函数必须是可用的。
对于关联容器中元素，诸如<,>等比较操作符必须提供，因为关联容器中的排序规则需要用到这些操作符。
一般情况下，==操作符也要提供，通常情况下查找元素操作需要用到。

（2）容器的值语义和引用语义

值语义是指当一个元素放入容器中时，在容器内部创建一个该元素的复制品，返回的就是这个复制品，而不是元素本身。如果你修改了容器中元素的值，实际上是修改了这个复制品，而原先的元素并没有被修改。

引用语义是指当一个元素放入容器中时，存储的就是这个元素本身。如果你修改了容器中元素的值，也即是修改了这个元素本身。

STL的容器采用的是值语义。这样的选择有优点也有缺点，优点是：

复制元素是简单容易操作的。
引用语义是容器出错的。你必须时刻保证所引用的对象没有被销毁，而且你还要提防循环引用问题。

缺点是：

复制复杂的对象将导致性能的下降。
在不同的容器中引用管理一个对象实例变得不可能。

实际情况下我们需要两种语义：我们有时候偏爱值语义，另一个时候我们又偏爱引用语义。不幸的是，STL中的容器只支持值语义。而引用语义需要我们自己去模拟。很自然地，我们想到了指针，因为指针本身实现的就是引用语义。我们可以把指向对象的指针放入容器中，不就解决了容器引用语义的问题？但我们知道，c和c++中的普通指针虽然是一个利器，却需要高超的剑士来驱驾，不然就会自断经脉。用普通指针作为容器元素带了的问题也不容小觑：比如它指向的对象是否已经被他人给干掉了？对于容器中元素的一些常见的操作比如查找、排序等也会因为指针而变得复杂。一个更加友好的方式是使用智能指针，比如前面我们介绍的auto_ptr，但我们前面已经介绍过了，auto_ptr智能指针决定不能用于容器元素，因为auto_ptr得语义跟容器元素的基本需求不符。不幸的是，c++标准库中没有提供可用于容器元素的智能指针，需要我们自己去编写。

===http://zh.highscore.de/cpp/boost/

智能指针 boost::shared_ptr 基本上类似于 boost::scoped_ptr。关键不同之处在于 boost::shared_ptr 不一定要独占一个对象。它可以和其他boost::shared_ptr 类型的智能指针共享所有权。在这种情况下，当引用对象的最后一个智能指针销毁后，对象才会被释放。

因为所有权可以在 boost::shared_ptr 之间共享，任何一个共享指针都可以被复制，这跟 boost::scoped_ptr 是不同的。这样就可以在标准容器里存储智能指针了——你不能在标准容器中存储 std::auto_ptr，因为它们在拷贝的时候传递了所有权。

#include <boost/shared_ptr.hpp> 
#include <vector> 

int main() 
{ 
  std::vector<boost::shared_ptr<int> > v; 
  v.push_back(boost::shared_ptr<int>(new int(1))); 
  v.push_back(boost::shared_ptr<int>(new int(2))); 
}

下载源代码

多亏了有 boost::shared_ptr，我们才能像上例中展示的那样，在标准容器中安全的使用动态分配的对象。因为 boost::shared_ptr 能够共享它所含对象的所有权，所以保存在容器中的拷贝（包括容器在需要时额外创建的拷贝）都是和原件相同的。如前所述，std::auto_ptr做不到这一点，所以绝对不应该在容器中保存它们。

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