C++拷贝构造函数详解 .

一. 什么是拷贝构造函数

首先对于普通类型的对象来说，它们之间的复制是很简单的，例如：

[c-sharp] view plaincopyprint?

int a = 100;

int b = a;

[c-sharp] view plaincopyprint?

#include <iostream>

using namespace std;

class CExample {

private:

　int a;

public:

//构造函数

　CExample(int b)

　{ a = b;}

//一般函数

　void Show ()

　{

cout<<a<<endl;

}

};

int main()

{

　CExample A(100);

　CExample B = A; //注意这里的对象初始化要调用拷贝构造函数，而非赋值

　 B.Show ();

　return 0;

}

#include <iostream>
using namespace std;

class CExample {
private:
　int a;
public:
//构造函数
　CExample(int b)
　{ a = b;}

//一般函数
　void Show ()
　{
cout<<a<<endl;
}
};

int main()
{
　CExample A(100);
　CExample B = A; //注意这里的对象初始化要调用拷贝构造函数，而非赋值
　 B.Show ();
　return 0;
}

运行程序，屏幕输出100。从以上代码的运行结果可以看出，系统为对象 B 分配了内存并完成了与对象 A 的复制过程。就类对象而言，相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。

下面举例说明拷贝构造函数的工作过程。

[c-sharp] view plaincopyprint?

#include <iostream>

using namespace std;

class CExample {

private:

int a;

public:

//构造函数

CExample(int b)

{ a = b;}

//拷贝构造函数

CExample(const CExample& C)

{

a = C.a;

}

//一般函数

void Show ()

{

cout<<a<<endl;

}

};

int main()

{

CExample A(100);

CExample B = A; // CExample B(A); 也是一样的

B.Show ();

return 0;

}

[c-sharp] view plaincopyprint?

class CExample

{

private:

int a;

public:

//构造函数

CExample(int b)

{

a = b;

cout<<"creat: "<<a<<endl;

}

//拷贝构造

CExample(const CExample& C)

{

a = C.a;

cout<<"copy"<<endl;

}

//析构函数

~CExample()

{

cout<< "delete: "<<a<<endl;

}

void Show ()

{

cout<<a<<endl;

}

};

//全局函数，传入的是对象

void g_Fun(CExample C)

{

cout<<"test"<<endl;

}

int main()

{

CExample test(1);

//传入对象

g_Fun(test);

return 0;

}

class CExample
{
private:
int a;

public:
//构造函数
CExample(int b)
{
a = b;
cout<<"creat: "<<a<<endl;
}

//拷贝构造
CExample(const CExample& C)
{
a = C.a;
cout<<"copy"<<endl;
}

//析构函数
~CExample()
{
cout<< "delete: "<<a<<endl;
}

void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};

//全局函数，传入的是对象
void g_Fun(CExample C)
{
cout<<"test"<<endl;
}

int main()
{
CExample test(1);
//传入对象
g_Fun(test);

return 0;
}

调用g_Fun()时，会产生以下几个重要步骤：
(1).test对象传入形参时，会先会产生一个临时变量，就叫 C 吧。
(2).然后调用拷贝构造函数把test的值给C。 整个这两个步骤有点像：CExample C(test);
(3).等g_Fun()执行完后, 析构掉 C 对象。

2. 对象以值传递的方式从函数返回

[c-sharp] view plaincopyprint?

class CExample

{

private:

int a;

public:

//构造函数

CExample(int b)

{

a = b;

}

//拷贝构造

CExample(const CExample& C)

{

a = C.a;

cout<<"copy"<<endl;

}

void Show ()

{

cout<<a<<endl;

}

};

//全局函数

CExample g_Fun()

{

CExample temp(0);

return temp;

}

int main()

{

g_Fun();

return 0;

}

[c-sharp] view plaincopyprint?

CExample A(100);

CExample B = A;

// CExample B(A);

CExample A(100);
CExample B = A;
// CExample B(A);

后两句都会调用拷贝构造函数。

三. 浅拷贝和深拷贝

1. 默认拷贝构造函数

很多时候在我们都不知道拷贝构造函数的情况下，传递对象给函数参数或者函数返回对象都能很好的进行，这是因为编译器会给我们自动产生一个拷贝构造函数，这就是“默认拷贝构造函数”，这个构造函数很简单，仅仅使用“老对象”的数据成员的值对“新对象”的数据成员一一进行赋值，它一般具有以下形式：

[c-sharp] view plaincopyprint?

Rect::Rect(const Rect& r)

{

width = r.width;

height = r.height;

}

[c-sharp] view plaincopyprint?

class Rect

{

public:

Rect()      // 构造函数，计数器加1

{

count++;

}

~Rect()     // 析构函数，计数器减1

{

count--;

}

static int getCount()       // 返回计数器的值

{

return count;

}

private:

int width;

int height;

static int count;       // 一静态成员做为计数器

};

int Rect::count = 0;        // 初始化计数器

int main()

{

Rect rect1;

cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;

Rect rect2(rect1);   // 使用rect1复制rect2，此时应该有两个对象

cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;

return 0;

}

class Rect
{
public:
Rect()      // 构造函数，计数器加1
{
count++;
}
~Rect()     // 析构函数，计数器减1
{
count--;
}
static int getCount()       // 返回计数器的值
{
return count;
}
private:
int width;
int height;
static int count;       // 一静态成员做为计数器
};

int Rect::count = 0;        // 初始化计数器

int main()
{
Rect rect1;
cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;

Rect rect2(rect1);   // 使用rect1复制rect2，此时应该有两个对象
cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;

return 0;
}

　　这段代码对前面的类，加入了一个静态成员，目的是进行计数。在主函数中，首先创建对象rect1，输出此时的对象个数，然后使用rect1复制出对象rect2，再输出此时的对象个数，按照理解，此时应该有两个对象存在，但实际程序运行时，输出的都是1，反应出只有1个对象。此外，在销毁对象时，由于会调用销毁两个对象，类的析构函数会调用两次，此时的计数器将变为负数。

说白了，就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。

出现这些问题最根本就在于在复制对象时，计数器没有递增，我们重新编写拷贝构造函数，如下：

[c-sharp] view plaincopyprint?

class Rect

{

public:

Rect() // 构造函数，计数器加1

{

count++;

}

Rect(const Rect& r) // 拷贝构造函数

{

width = r.width;

height = r.height;

count++; // 计数器加1

}

~Rect() // 析构函数，计数器减1

{

count--;

}

static int getCount() // 返回计数器的值

{

return count;

}

private:

int width;

int height;

static int count; // 一静态成员做为计数器

};

[c-sharp] view plaincopyprint?

class Rect

{

public:

Rect()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间

{

p = new int(100);

}

~Rect()     // 析构函数，释放动态分配的空间

{

if(p != NULL)

{

delete p;

}

}

private:

int width;

int height;

int *p;     // 一指针成员

};

int main()

{

Rect rect1;

Rect rect2(rect1);   // 复制对象

return 0;

}

class Rect
{
public:
Rect()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间
{
p = new int(100);
}
~Rect()     // 析构函数，释放动态分配的空间
{
if(p != NULL)
{
delete p;
}
}
private:
int width;
int height;
int *p;     // 一指针成员
};

int main()
{
Rect rect1;
Rect rect2(rect1);   // 复制对象
return 0;
}

在这段代码运行结束之前，会出现一个运行错误。原因就在于在进行对象复制时，对于动态分配的内容没有进行正确的操作。我们来分析一下：

在运行定义rect1对象后，由于在构造函数中有一个动态分配的语句，因此执行后的内存情况大致如下：



在使用rect1复制rect2时，由于执行的是浅拷贝，只是将成员的值进行赋值，这时 rect1.p = rect2.p，也即这两个指针指向了堆里的同一个空间，如下图所示：



当然，这不是我们所期望的结果，在销毁对象时，两个对象的析构函数将对同一个内存空间释放两次，这就是错误出现的原因。我们需要的不是两个p有相同的值，而是两个p指向的空间有相同的值，解决办法就是使用“深拷贝”。

3. 深拷贝

在“深拷贝”的情况下，对于对象中动态成员，就不能仅仅简单地赋值了，而应该重新动态分配空间，如上面的例子就应该按照如下的方式进行处理：

[c-sharp] view plaincopyprint?

class Rect

{

public:

Rect() // 构造函数，p指向堆中分配的一空间

{

p = new int(100);

}

Rect(const Rect& r)

{

width = r.width;

height = r.height;

p = new int; // 为新对象重新动态分配空间

*p = *(r.p);

}

~Rect() // 析构函数，释放动态分配的空间

{

if(p != NULL)

{

delete p;

}

}

private:

int width;

int height;

int *p; // 一指针成员

};

[c-sharp] view plaincopyprint?

// 防止按值传递

class CExample

{

private:

int a;

public:

//构造函数

CExample(int b)

{

a = b;

cout<<"creat: "<<a<<endl;

}

private:

//拷贝构造，只是声明

CExample(const CExample& C);

public:

~CExample()

{

cout<< "delete: "<<a<<endl;

}

void Show ()

{

cout<<a<<endl;

}

};

//全局函数

void g_Fun(CExample C)

{

cout<<"test"<<endl;

}

int main()

{

CExample test(1);

//g_Fun(test); 按值传递将出错

return 0;

}

// 防止按值传递
class CExample
{
private:
int a;

public:
//构造函数
CExample(int b)
{
a = b;
cout<<"creat: "<<a<<endl;
}

private:
//拷贝构造，只是声明
CExample(const CExample& C);

public:
~CExample()
{
cout<< "delete: "<<a<<endl;
}

void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};

//全局函数
void g_Fun(CExample C)
{
cout<<"test"<<endl;
}

int main()
{
CExample test(1);
//g_Fun(test); 按值传递将出错

return 0;
}

[b]四. 拷贝构造函数的几个细节[/b]

1. 拷贝构造函数里能调用private成员变量吗?
解答：这个问题是在网上见的，当时一下子有点晕。其时从名子我们就知道拷贝构造函数其时就是一个特殊的构造函数，操作的还是自己类的成员变量，所以不受private的限制。

2. 以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?

[c-sharp] view plaincopyprint?

X::X(const X&);

X::X(X);

X::X(X&, int a=1);

X::X(X&, int a=1, int b=2);

[c-sharp] view plaincopyprint?

X::X(const X&);  //是拷贝构造函数

X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数

X::X(X&, int a=1, int b=2); //当然也是拷贝构造函数

X::X(const X&);  //是拷贝构造函数
X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数
X::X(X&, int a=1, int b=2); //当然也是拷贝构造函数

3. 一个类中可以存在多于一个的拷贝构造函数吗?
解答：类中可以存在超过一个拷贝构造函数。

[c-sharp] view plaincopyprint?

class X {

public:

X(const X&); // const 的拷贝构造

X(X&); // 非const的拷贝构造

};

[c-sharp] view plaincopyprint?

class X {

public:

X();

X(X&);

};

const X cx;

X x = cx;    // error

class X {
public:
X();
X(X&);
};

const X cx;
X x = cx;    // error

如果一个类中没有定义拷贝构造函数,那么编译器会自动产生一个默认的拷贝构造函数。
这个默认的参数可能为 X::X(const X&)或 X::X(X&),由编译器根据上下文决定选择哪一个。