13.4 拷贝控制示例
虽然通常来说分配资源的类更需要拷贝控制，但资源管理并不是一个类需要定义自己的拷贝控制成员的唯一原因。一些类也需要拷贝控制成员的帮助来进行簿记工作或其他操作。
作为类需要拷贝控制来进行簿记操作的例子，我们将概述两个类的设计，这两个类可能用于邮件处理应用中。两个类命名为Message和Folder，分别表示电子邮件(或者其他类型的)消息和消息目录。每个Message对象可以出现在多个Folder中。但是，任意给定的Message的内容只有一个副本。这样，如果一条essage的内容被改变则我们从它所在的任何Folder来浏览此Message时，都会看到改变后的内容。
为了记录Message位于哪些Folder中，每个Message 都会保存一个它所在Folder的指针的set，同样的，每个Folder 都保存一个它包含的 Message 的指针的set。图13.1说明了这种设计思路。
我们的Message类会提供save和remove操作，来向一个给定 Folder 添加一条Message 或是从中删除一条Message。为了创建一个新的Message，我们会指明消息内容，但不会指出Folder。为了将一条Message放到一个特定Folder中，我们必须调用 save。
当我们拷贝一个 Message时，副本和原对象将是不同的Message 对象，但两个Message都出现在相同的Folder中。因此，拷贝Message 的操作包括消息内容和Folder指针 set的拷贝。而且,我们必须在每个包含此消息的 Folder 中都添加一个指向新创建的 Message的指针。
当我们销毁一个Message 时，它将不复存在。因此，我们必须从包含此消息的所有Folder中删除指向此Message 的指针。
当我们将一个Message对象赋予另一个Message对象时,左侧Message的内容会被右侧Message的内容所替代。我们还必须更新Folder集合,从原来包含左侧Message的Folder中将它删除，并将它添加到包含右侧Message的Folder中。
观察这些操作，我们可以看到，析构函数和拷贝赋值运算符都必须从包含一条Message的所有Foder中删除它。类似的，拷贝构造函数和拷贝赋值运算符都要将一个Message 添加到给定的一组Folder中。我们将定义两个 private 的工具函数来完成这些工作。
拷贝赋值运算符通常执行拷贝构造函数和析构函数中也要做的工作。这种情况下，公共的工作应该放在private的工具函数 中完成。
Folder类也需要类似的拷贝控制成员，来添加或删除它保存的Message。
我们将Folder类的设计和实现留作练习。但是，我们将假定Folder类包含名为addMsg和remMsg的成员，分别完成在给定Folder对象的消息集合中添加和删除Message的工作。
Message 类
根据上述设计，我们可以编写Message类，如下所示:
cpp
class Message
{
friend class Folder;
public :
// folders被隐式初始化为空集合
explicit Message(const std::string str=" "):contents(str) { }
//拷贝控制成员函数，用来管理指向本Message的指针
Message(const Message&);//拷贝构造函数
Message& operator=(const Message&);//拷贝赋值运算符
~Message();//析构函数
//从给定Folder集合中添加/删除本Message
void save(Folder&);
void remove(Folder&);
private:
std::string contents;//实际消息文本
std::set<Folder*>folders;//包含本Message的Folder
//拷贝构造函数、拷贝赋值运算符和析构函数所使用的工具函数
//将本Message添加到指向参数的Folder中
void add_t_Folders(const Message&);
//从folders中的每个Folder中删除本Message
void remove_from_Folders();
}；这个类定义了两个数据成员:contents,保存消息文本;folders,保存指向本 Message所在Folder的指针 。接受一个string参数的构造函数将给定string拷贝给contents，并将folders(隐式)初始化为空集。由于此构造函数有一个默认参数，因此它也被当作Message的默认构造函数(参见7.5.1节，第260页)。
save和remove 成员
除拷贝控制成员外，Message类只有两个公共成员:sa ve，将本Message存放在给定Folder中:remove，删除本Message:
cpp
void Message::save(Folder &f)
{
folders.insert(&f);//将给定Folder添加到我们的 Folder 列表中
f.addMsg(this);//将本Message添加到f的Message集合中
}
void Message::remove(Folder &f)
{
folders.erase(&f);//将给定Folder从我们的Folder列表中删除
f.remMsg(this);//将本Message从f的Message集合中删除
}为了保存(或删除)一个Message，需要更新本Message的folders成员。当save一个Message 时,我们应保存一个指向给定Folder的指针;当remove一个Message时，我们要删除此指针。
这些操作还必须更新给定的Folder。更新一个Folder的任务是由Folder 类的addMsg和remMsg成员来完成的，分别添加和删除给定message的指针。
Message 类的拷贝控制成员
当我们拷贝一个Message 时,得到的副本应该与原 Message 出现在相同的 Folder中。因此，我们必须遍历Folder指针的set，对每个指向原Message的Folder添加一个指向新Message的指针。拷贝构造函数和拷贝赋值运算符都需要做这个工作，因此我们定义一个函数来完成这个公共操作:
cpp
//将本Message添加到指向m的Folder中
void Message::add_to_Folders(const Message &m)
{
for(auto f:m.folders)//对每个包含m的Folder
f->addMsg(this);//向该Folder添加一个指向本Message的指针
}此例中我们对m.folders中每个Folder调用addMsg.函数addMsg 会将本 Message的指针添加到每个Folder中。
Message的拷贝构造函数拷贝给定对象的数据成员:
cpp
Message::Message(const Message &m):contents(m.contents),folders(m.folders)
{
add_to_Folders(m);//将本消息添加到指向m的Folder中
}并调用 add_to_Folders 将新创建的 Message 的指针添加到每个包含原 Message 的Folder中。
Message 的析构函数
当一个 Message 被销毁时，我们必须从指向此Message的Folder 中删除它。拷贝赋值运算符也要执行此操作，因此我们会定义一个公共函数来完成此工作:
cpp
//从对应的Folder中删除本Message
void Message::remove_from_Folders()
{
for(auto f :folders)//对folders中每个指针
f->remMsg(this);//从该Folder中删除本Message
}函数remove_from_Folders的实现类似 add_to_Folders，不同之处是它调用remMsq来删除当前Message而不是调用addMsg来添加Message。有了remove_from_Folders函数，编写析构函数就很简单了:
cpp
Message::~Message()
{
remove_from_Folders();
}调用remove_from_Folders确保没有任何 Folder保存正在销毁的Message的指针。编译器自动调用string的析构函数来释放contents，并自动调用set的析构函数来清理集合成员使用的内存。
Message 的拷贝赋值运算符
与大多数赋值运算符相同，我们的Message 类的拷贝赋值运算符必须执行拷贝构造函数和析构函数的工作。与往常一样，最重要的是我们要组织好代码结构，使得即使左侧和右侧运算对象是同一个Message，拷贝赋值运算符也能正确执行。
在本例中，我们先从左侧运算对象的folders中删除此Message的指针，然后再将指针添加到右侧运算对象的folders中，从而实现了自赋值的正确处理:
cpp
Message& Message::operator=(const Message &rhs)
{
//通过先删除指针再插入它们来处理自赋值情况
remove_from_Folders();//更新已有Folder
contents = rhs.contents;//从rhs拷贝消息内容
folders =rhs.folders;//从rhs拷贝Folder指针
add_to_Folders(rhs);//将本Message添加到那些Folder中
return *this;
}如果左侧和右侧运算对象是相同的Message，则它们具有相同的地址。如果我们在add_to_Folders之后调用remove_from_Folders,就会将此Message 从它所在的所有 Folder 中删除。
Message的swap 函数
标准库中定义了string和set的swap版本(参见9.2.5节，第 303页)。因此,如果为我们的 Message 类定义它自己的swap 版本，它将从中受益。通过定义一个Message 特定版本的 swap,我们可以避免对 contents 和 folders 成员进行不必要的拷贝。但是，我们的swap函数必须管理指向被交换Message的Folder指针。在调用swap(m1,m2)之后，原来指向m1的Folder 现在必须指向 m2，反之亦然。
我们通过两遍扫描folders中每个成员来正确处理Folder指针。第一遍扫描将Message从它们所在的Folder中删除。接下来我们调用swap 来交换数据成员。最后对 folders进行第二遍扫描来添加交换过的Message:
cpp
void swap(Message &lhs,Message &rhs)
{
using std::swap;//在本例中严格来说并不需要，但这是一个好习惯
//将每个消息的指针从它(原来)所在Folder中删除
for(auto f:lhs.folders)
f->remMsq(&lhs);
for(auto f:rhs.folders)
f->remMsg(&rhs);
//交换contents和Folder指针 set
swap(lhs.folders，rhs.folders);//使用swap(set&，set&)
swap(lhs.contents，rhs.contents);//swap(string&,string&)
//将每个Message的指针添加到它的(新)Folder中
for (auto f:lhs.folders)
f->addMsq(&lhs);
for(auto f:rhs.folders)
f->addMsg(&rhs);
}知识补充：基于范围的for循环：
for(auto f: m.folders)
这行代码使用了 C++11 引入的基于范围的 for 循环（Range-based for loop），用于遍历 m.folders 容器中的每个元素。
1. 语法结构
基于范围的 for 循环的基本语法如下：
cpp
for (declaration : range_expression)
{
// 循环体
}declaration：用于声明一个变量，该变量会在每次循环迭代时依次绑定到 range_expression 所表示的序列中的每个元素。
range_expression：表示一个可迭代的对象，如数组、std::vector、std::list 等容器。
2. 代码分析
在 for(auto f: m.folders) 中：
auto：这是 C++ 的类型推导关键字，编译器会根据 m.folders 容器中元素的实际类型自动推导出 f 的类型。这样可以避免手动指定类型，使代码更加简洁。
f：是一个临时变量，在每次循环迭代时，它会依次绑定到 m.folders 容器中的每个元素。
m.folders：是一个可迭代的容器对象，例如 std::vector、std::list 等，它包含了一系列元素。
- 示例代码
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
struct MyStruct
{
std::vector<int> folders;
};
int main()
{
MyStruct m;
m.folders = {1, 2, 3, 4, 5};
//等效于下面的操作：
// m.folders.push_back(1);
// m.folders.push_back(2);
// m.folders.push_back(3);
// m.folders.push_back(4);
// m.folders.push_back(5);
for (auto f : m.folders)
{
std::cout << f << " ";
}
//等效于下面的操作：
// 使用迭代器遍历 m.folders
// for (std::vector<int>::iterator it = m.folders.begin(); it != m.folders.end(); ++it)
//{
// std::cout << *it << " ";
// }
std::cout << std::endl;
std::cout << std::endl;
return 0;
}代码解释
在 main 函数中，定义了一个 MyStruct 类型的对象 m，并为其 folders 成员（一个 std::vector 容器）初始化了一些整数元素。
使用基于范围的 for 循环遍历 m.folders 容器，将每个元素依次赋值给变量 f，并将其输出到控制台。
注意事项
如果需要修改容器中的元素，应该使用引用类型，例如 for (auto& f : m.folders)。
如果不希望修改元素，但想要避免不必要的拷贝，可以使用 const 引用类型，例如 for (const auto& f : m.folders)。