一. 什么是拷貝構(gòu)造函數(shù)
首先對(duì)于普通類型的對(duì)象來(lái)說(shuō)，它們之間的復(fù)制是很簡(jiǎn)單的，例如：
[c-sharp] view plain copyint a = 100; int b = a; 而類對(duì)象與普通對(duì)象不同，類對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般較為復(fù)雜，存在各種成員變量。下面看一個(gè)類對(duì)象拷貝的簡(jiǎn)單例子。[c-sharp] view plain copy#include <iostream> using namespace std; class CExample { PRivate: int a; public: //構(gòu)造函數(shù) CExample(int b) { a = b;} //一般函數(shù) void Show () { cout<<a<<endl; } }; int main() { CExample A(100); CExample B = A; //注意這里的對(duì)象初始化要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，而非賦值 B.Show (); return 0; }運(yùn)行程序，屏幕輸出100。從以上代碼的運(yùn)行結(jié)果可以看出，系統(tǒng)為對(duì)象 B 分配了內(nèi)存并完成了與對(duì)象 A 的復(fù)制過(guò)程。就類對(duì)象而言，相同類型的類對(duì)象是通過(guò)拷貝構(gòu)造函數(shù)來(lái)完成整個(gè)復(fù)制過(guò)程的。
下面舉例說(shuō)明拷貝構(gòu)造函數(shù)的工作過(guò)程。
[c-sharp] view plain copy#include <iostream> using namespace std; class CExample { private: int a; public: //構(gòu)造函數(shù) CExample(int b) { a = b;} //拷貝構(gòu)造函數(shù) CExample(const CExample& C) { a = C.a; } //一般函數(shù) void Show () { cout<<a<<endl; } }; int main() { CExample A(100); CExample B = A; // CExample B(A); 也是一樣的 B.Show (); return 0; } CExample(const CExample& C) 就是我們自定義的拷貝構(gòu)造函數(shù)。可見(jiàn)，拷貝構(gòu)造函數(shù)是一種特殊的構(gòu)造函數(shù)，函數(shù)的名稱必須和類名稱一致，它必須的一個(gè)參數(shù)是本類型的一個(gè)引用變量。二. 拷貝構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用時(shí)機(jī)
在C++中，下面三種對(duì)象需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)！1. 對(duì)象以值傳遞的方式傳入函數(shù)參數(shù)
[c-sharp] view plain copyclass CExample { private: int a; public: //構(gòu)造函數(shù) CExample(int b) { a = b; cout<<"creat: "<<a<<endl; } //拷貝構(gòu)造 CExample(const CExample& C) { a = C.a; cout<<"copy"<<endl; } //析構(gòu)函數(shù) ~CExample() { cout<< "delete: "<<a<<endl; } void Show () { cout<<a<<endl; } }; //全局函數(shù)，傳入的是對(duì)象 void g_Fun(CExample C) { cout<<"test"<<endl; } int main() { CExample test(1); //傳入對(duì)象 g_Fun(test); return 0; } 調(diào)用g_Fun()時(shí)，會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)重要步驟：(1).test對(duì)象傳入形參時(shí)，會(huì)先會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)變量，就叫 C 吧。(2).然后調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)把test的值給C。 整個(gè)這兩個(gè)步驟有點(diǎn)像：CExample C(test);(3).等g_Fun()執(zhí)行完后, 析構(gòu)掉 C 對(duì)象。
2. 對(duì)象以值傳遞的方式從函數(shù)返回
[c-sharp] view plain copyclass CExample { private: int a; public: //構(gòu)造函數(shù) CExample(int b) { a = b; } //拷貝構(gòu)造 CExample(const CExample& C) { a = C.a; cout<<"copy"<<endl; } void Show () { cout<<a<<endl; } }; //全局函數(shù) CExample g_Fun() { CExample temp(0); return temp; } int main() { g_Fun(); return 0; } 當(dāng)g_Fun()函數(shù)執(zhí)行到return時(shí)，會(huì)產(chǎn)生以下幾個(gè)重要步驟：(1). 先會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)變量，就叫XXXX吧。(2). 然后調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)把temp的值給XXXX。整個(gè)這兩個(gè)步驟有點(diǎn)像：CExample XXXX(temp);(3). 在函數(shù)執(zhí)行到最后先析構(gòu)temp局部變量。(4). 等g_Fun()執(zhí)行完后再析構(gòu)掉XXXX對(duì)象。
3. 對(duì)象需要通過(guò)另外一個(gè)對(duì)象進(jìn)行初始化；
[c-sharp] view plain copyCExample A(100); CExample B = A; // CExample B(A);后兩句都會(huì)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)。
三. 淺拷貝和深拷貝
1. 默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)
很多時(shí)候在我們都不知道拷貝構(gòu)造函數(shù)的情況下，傳遞對(duì)象給函數(shù)參數(shù)或者函數(shù)返回對(duì)象都能很好的進(jìn)行，這是因?yàn)榫幾g器會(huì)給我們自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)，這就是“默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)”，這個(gè)構(gòu)造函數(shù)很簡(jiǎn)單，僅僅使用“老對(duì)象”的數(shù)據(jù)成員的值對(duì)“新對(duì)象”的數(shù)據(jù)成員一一進(jìn)行賦值，它一般具有以下形式：
[c-sharp] view plain copyRect::Rect(const Rect& r) { width = r.width; height = r.height; } 當(dāng)然，以上代碼不用我們編寫(xiě)，編譯器會(huì)為我們自動(dòng)生成。但是如果認(rèn)為這樣就可以解決對(duì)象的復(fù)制問(wèn)題，那就錯(cuò)了，讓我們來(lái)考慮以下一段代碼：[c-sharp] view plain copyclass Rect { public: Rect() // 構(gòu)造函數(shù)，計(jì)數(shù)器加1 { count++; } ~Rect() // 析構(gòu)函數(shù)，計(jì)數(shù)器減1 { count--; } static int getCount() // 返回計(jì)數(shù)器的值 { return count; } private: int width; int height; static int count; // 一靜態(tài)成員做為計(jì)數(shù)器 }; int Rect::count = 0; // 初始化計(jì)數(shù)器 int main() { Rect rect1; cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl; Rect rect2(rect1); // 使用rect1復(fù)制rect2，此時(shí)應(yīng)該有兩個(gè)對(duì)象 cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl; return 0; }這段代碼對(duì)前面的類，加入了一個(gè)靜態(tài)成員，目的是進(jìn)行計(jì)數(shù)。在主函數(shù)中，首先創(chuàng)建對(duì)象rect1，輸出此時(shí)的對(duì)象個(gè)數(shù)，然后使用rect1復(fù)制出對(duì)象rect2，再輸出此時(shí)的對(duì)象個(gè)數(shù)，按照理解，此時(shí)應(yīng)該有兩個(gè)對(duì)象存在，但實(shí)際程序運(yùn)行時(shí)，輸出的都是1，反應(yīng)出只有1個(gè)對(duì)象。此外，在銷毀對(duì)象時(shí)，由于會(huì)調(diào)用銷毀兩個(gè)對(duì)象，類的析構(gòu)函數(shù)會(huì)調(diào)用兩次，此時(shí)的計(jì)數(shù)器將變?yōu)樨?fù)數(shù)。
說(shuō)白了，就是拷貝構(gòu)造函數(shù)沒(méi)有處理靜態(tài)數(shù)據(jù)成員。
出現(xiàn)這些問(wèn)題最根本就在于在復(fù)制對(duì)象時(shí)，計(jì)數(shù)器沒(méi)有遞增，我們重新編寫(xiě)拷貝構(gòu)造函數(shù)，如下：
[c-sharp] view plain copyclass Rect { public: Rect() // 構(gòu)造函數(shù)，計(jì)數(shù)器加1 { count++; } Rect(const Rect& r) // 拷貝構(gòu)造函數(shù) { width = r.width; height = r.height; count++; // 計(jì)數(shù)器加1 } ~Rect() // 析構(gòu)函數(shù)，計(jì)數(shù)器減1 { count--; } static int getCount() // 返回計(jì)數(shù)器的值 { return count; } private: int width; int height; static int count; // 一靜態(tài)成員做為計(jì)數(shù)器 };2. 淺拷貝
所謂淺拷貝，指的是在對(duì)象復(fù)制時(shí)，只對(duì)對(duì)象中的數(shù)據(jù)成員進(jìn)行簡(jiǎn)單的賦值，默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的也是淺拷貝。大多情況下“淺拷貝”已經(jīng)能很好地工作了，但是一旦對(duì)象存在了動(dòng)態(tài)成員，那么淺拷貝就會(huì)出問(wèn)題了，讓我們考慮如下一段代碼：
[c-sharp] view plain copyclass Rect { public: Rect() // 構(gòu)造函數(shù)，p指向堆中分配的一空間 { p = new int(100); } ~Rect() // 析構(gòu)函數(shù)，釋放動(dòng)態(tài)分配的空間 { if(p != NULL) { delete p; } } private: int width; int height; int *p; // 一指針成員 }; int main() { Rect rect1; Rect rect2(rect1); // 復(fù)制對(duì)象 return 0; }在這段代碼運(yùn)行結(jié)束之前，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)運(yùn)行錯(cuò)誤。原因就在于在進(jìn)行對(duì)象復(fù)制時(shí)，對(duì)于動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)容沒(méi)有進(jìn)行正確的操作。我們來(lái)分析一下：
在運(yùn)行定義rect1對(duì)象后，由于在構(gòu)造函數(shù)中有一個(gè)動(dòng)態(tài)分配的語(yǔ)句，因此執(zhí)行后的內(nèi)存情況大致如下：
在使用rect1復(fù)制rect2時(shí)，由于執(zhí)行的是淺拷貝，只是將成員的值進(jìn)行賦值，這時(shí) rect1.p= rect2.p，也即這兩個(gè)指針指向了堆里的同一個(gè)空間，如下圖所示：
當(dāng)然，這不是我們所期望的結(jié)果，在銷毀對(duì)象時(shí)，兩個(gè)對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)將對(duì)同一個(gè)內(nèi)存空間釋放兩次，這就是錯(cuò)誤出現(xiàn)的原因。我們需要的不是兩個(gè)p有相同的值，而是兩個(gè)p指向的空間有相同的值，解決辦法就是使用“深拷貝”。
3. 深拷貝
在“深拷貝”的情況下，對(duì)于對(duì)象中動(dòng)態(tài)成員，就不能僅僅簡(jiǎn)單地賦值了，而應(yīng)該重新動(dòng)態(tài)分配空間，如上面的例子就應(yīng)該按照如下的方式進(jìn)行處理：
[c-sharp] view plain copyclass Rect { public: Rect() // 構(gòu)造函數(shù)，p指向堆中分配的一空間 { p = new int(100); } Rect(const Rect& r) { width = r.width; height = r.height; p = new int; // 為新對(duì)象重新動(dòng)態(tài)分配空間 *p = *(r.p); } ~Rect() // 析構(gòu)函數(shù)，釋放動(dòng)態(tài)分配的空間 { if(p != NULL) { delete p; } } private: int width; int height; int *p; // 一指針成員 };此時(shí)，在完成對(duì)象的復(fù)制后，內(nèi)存的一個(gè)大致情況如下：
此時(shí)rect1的p和rect2的p各自指向一段內(nèi)存空間，但它們指向的空間具有相同的內(nèi)容，這就是所謂的“深拷貝”。
3. 防止默認(rèn)拷貝發(fā)生
通過(guò)對(duì)對(duì)象復(fù)制的分析，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)象的復(fù)制大多在進(jìn)行“值傳遞”時(shí)發(fā)生，這里有一個(gè)小技巧可以防止按值傳遞——聲明一個(gè)私有拷貝構(gòu)造函數(shù)。甚至不必去定義這個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)，這樣因?yàn)榭截悩?gòu)造函數(shù)是私有的，如果用戶試圖按值傳遞或函數(shù)返回該類對(duì)象，將得到一個(gè)編譯錯(cuò)誤，從而可以避免按值傳遞或返回對(duì)象。
[c-sharp] view plain copy// 防止按值傳遞 class CExample { private: int a; public: //構(gòu)造函數(shù) CExample(int b) { a = b; cout<<"creat: "<<a<<endl; } private: //拷貝構(gòu)造，只是聲明 CExample(const CExample& C); public: ~CExample() { cout<< "delete: "<<a<<endl; } void Show () { cout<<a<<endl; } }; //全局函數(shù) void g_Fun(CExample C) { cout<<"test"<<endl; } int main() { CExample test(1); //g_Fun(test); 按值傳遞將出錯(cuò) return 0; }四. 拷貝構(gòu)造函數(shù)的幾個(gè)細(xì)節(jié)
1. 拷貝構(gòu)造函數(shù)里能調(diào)用private成員變量嗎?解答：這個(gè)問(wèn)題是在網(wǎng)上見(jiàn)的，當(dāng)時(shí)一下子有點(diǎn)暈。其時(shí)從名子我們就知道拷貝構(gòu)造函數(shù)其時(shí)就是一個(gè)特殊的構(gòu)造函數(shù)，操作的還是自己類的成員變量，所以不受private的限制。
2. 以下函數(shù)哪個(gè)是拷貝構(gòu)造函數(shù),為什么?
[c-sharp] view plain copyX::X(const X&); X::X(X); X::X(X&, int a=1); X::X(X&, int a=1, int b=2); 解答：對(duì)于一個(gè)類X, 如果一個(gè)構(gòu)造函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是下列之一:a) X&b) const X&c) volatile X&d) const volatile X&且沒(méi)有其他參數(shù)或其他參數(shù)都有默認(rèn)值,那么這個(gè)函數(shù)是拷貝構(gòu)造函數(shù).[c-sharp] view plain copyX::X(const X&); //是拷貝構(gòu)造函數(shù) X::X(X&, int=1); //是拷貝構(gòu)造函數(shù) X::X(X&, int a=1, int b=2); //當(dāng)然也是拷貝構(gòu)造函數(shù)3. 一個(gè)類中可以存在多于一個(gè)的拷貝構(gòu)造函數(shù)嗎?解答：類中可以存在超過(guò)一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)。
[c-sharp] view plain copyclass X { public: X(const X&); // const 的拷貝構(gòu)造 X(X&); // 非const的拷貝構(gòu)造 }; 注意,如果一個(gè)類中只存在一個(gè)參數(shù)為 X& 的拷貝構(gòu)造函數(shù),那么就不能使用const X或volatile X的對(duì)象實(shí)行拷貝初始化.[c-sharp] view plain copyclass X { public: X(); X(X&); }; const X cx; X x = cx; // error 如果一個(gè)類中沒(méi)有定義拷貝構(gòu)造函數(shù),那么編譯器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)。這個(gè)默認(rèn)的參數(shù)可能為 X::X(const X&)或 X::X(X&),由編譯器根據(jù)上下文決定選擇哪一個(gè)。新聞熱點(diǎn)
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