C++拷贝构造函数

1. 如果程序员没有提供拷贝构造函数，则编译器自动提供一个：

#include "stdafx.h"
#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
A.Show();
B.Show();
return 0;
}

 

2. 如果程序员提供了一个拷贝构造函数，那么编译器不再提供。

特别注意，如果程序提供的拷贝构造函数功能不完整，那么新的实例将得不到正确的初始化！（因为编译器不再自动提供相应的拷贝构造函数）

#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;
}

拷贝构造函数的调用时机

1. 对象以值传递的方式传入函数参数

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

#include <iostream>
using namespace std;

class CExample
{
private:
int a;

public:
CExample(int b)
{
a = b;
}

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

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

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

CExample g_Fun()
{
CExample temp(100);
return temp;
}

int main()
{
CExample c = g_Fun();
c.Show();
return 0;
}

这里虽然temp很快被析构掉了，但是它的值被拷贝到了c里。有点不懂，return temp;的时候，到底temp还存在吗？

3. 对象需要通过另外一个对象进行初始化；

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

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：

Rect::Rect(const Rect& r)
{
width = r.width;
height = r.height;
}

新问题：

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;
}

结论：拷贝构造函数没有处理静态数据成员。特别注意 rect2(rect1)这句语句，使得 Rect()构造函数反而不会执行了，自动提供的拷贝构造函数也不会去处理静态成员。

2. 浅拷贝

    所谓浅拷贝，指的是在对象复制时，只对对象中的数据成员进行简单的赋值，默认拷贝构造函数执行的也是浅拷贝。大多情况下“浅拷贝”已经能很好地工作了，但是一旦对象存在了动态成员，那么浅拷贝就会出问题了，让我们考虑如下一段代码：

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;
}

最后运行会出错。因为rect2的p拷贝得到了值，但却指向rect1的p的同一个对象100，然而却要强行删除p所代表的对象（其实不存在），所以会出错。解决方法就是深拷贝。

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。（这时候大概必须手动写拷贝构造函数）

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
};

3. 防止默认拷贝发生

通过对对象复制的分析，我们发现对象的复制大多在进行“值传递”时发生，这里有一个小技巧可以防止按值传递——声明一个私有拷贝构造函数。甚至不必去定义这个拷贝构造函数，这样因为拷贝构造函数是私有的，如果用户试图按值传递或函数返回该类对象，将得到一个编译错误，从而可以避免按值传递或返回对象。

// 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;
}

2. 以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?

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

 

解答： 对于一个类X, 如果一个构造函数的第一个参数是下列之一: 
a) X& 
b) const X& 
c) volatile X& 
d) const volatile X& 
且没有其他参数或其他参数都有默认值,那么这个函数是拷贝构造函数.

所以第二个不是。

3. 类中可以存在超过一个拷贝构造函数。

class X {
public:
X(const X&); // const 的拷贝构造
X(X&); // 非const的拷贝构造
};

4. 如果一个类有两个拷贝构造函数，即

class X {
public:
X(const X&); // const 的拷贝构造
X(X&); // 非const的拷贝构造
};

X a;

X b(a);//这时调用哪个拷贝构造函数？答：调用X（X&）

X u=a;//这时调用哪个拷贝构造函数？答：还是调用X（X&）

const X a_1;

X b_1(a_1);//这时调用哪个拷贝构造函数？答：调用X（const X&）

X u_1 = a_1//同上

u_1 = a_1//此时呢？答;此时是对象赋值，不调用构造函数，而是调用的被重载过的=运算符

举例说明：

#include <iostream>
using namespace std;

class myclass
{
    public:
    myclass()
    {
        cout << "构造函数" << endl;
    }
    ~myclass()
    {
        cout << "析构函数" << endl;
    }
};

void function(myclass mc)
{
}

int main()
{
    myclass mc;
    function(mc);
    return 0;
}

运行结果：

构造函数
析构函数
析构函数

在这里，程序员没有提供拷贝构造函数，因此编译器会自动提供一个。在function(myclass mc)时候，会产生一个对象的复制（浅复制），然而这个复制会调用这个拷贝构造函数，而没有运行程序员提供的构造函数（不是拷贝构造函数），所以构造函数总共执行一次（另一次是拷贝构造函数），但析构函数会执行两遍。

使用拷贝构造函数的技巧，使得静态函数在栈上创建对象（它的类构造函数是私有的），注意观察一共调用了三次：

#include "stdafx.h"

class A 
{
private: 
    A() { printf("private constructor of A !\n"); n1=100; }
public:
    int n1;
    static A InstA() { A a1 =A(); return a1; }
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    A a2 = A::InstA();
    int n2 = a2.n1;
    printf("n2=%d\n", n2);
    
    return 0;
}

class A 
{
private: 
    A() { printf("private constructor of A !\n"); n1=100; }
public:
    int n1;
    A(const A& C) { printf("copy constructor of A !\n"); n1=C.n1; }
    static A InstA() { A a1 =A(); return a1; }
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    A a2 = A::InstA();
    int n2 = a2.n1;
    printf("n2=%d\n", n2);
    
    return 0;
}