C++复制构造函数

复制构造函数、赋值操作符、析构函数总称为复制控制

定义:是一种特殊的构造函数,具有单个形参,该形参(常用const修饰)是对该类类型的引用

适用情况:

1)初始化对象 ,根据另一个同类型的对象显式或隐式初始化一个对象

2)作为实参传给函数时,复制这个对象

3)函数返回时,复制对象

4)初始化顺序容器中的元素

5)根据元素初始化列表初始化数组元素

分类解说:

1. 对象的定义形式

  C++支持两种初始化:直接初始化(放在圆括号“()”里)和复制初始化(复制初始化使用”=“)。当用于类类型对象时,初始化的直接形式与复制形式有所不同:直接初始化直接调用与实参匹配的构造函数,复制初始化调用复制构造函数。复制初始化首先使用指定的构造函数创建一个临时对象,然后用复制构造函数将那个临时对象复制到正在创建的那个对象。

	string strBook = "1-234-5678"; // 复制初始化
	string dots(10, '.'); // 直接初始化
	string strcopy = string(); // 复制初始化
	string str;// 直接初始化

只有指定单个实参(第一个)或者显式创建一个临时对象(第三个)用于复制时,才能使用复制初始化。

声明:这里书写方式的不同,会导致调用形式也不一样的,而且我在调试中发现与C++Primer有些观点不一致,如下

	int nObj = 100;
	HasPtr p1, p2; //默认构造函数
	p1 = HasPtr(&nObj, 10); // 构造函数 和 复制操作符
	p2 = HasPtr(p1);  //复制构造函数 和 赋值操作符函数
	HasPtr p3 = HasPtr(&nObj, 10);	 //只发生了复制构造函数的调用
	HasPtr p4 = HasPtr(p1);  //复制构造函数
先说p3默认默认使用HasPtr提供的构造函数先创建一个临时对象,然后用这个临时对象直接初始化p3,这里调试中发现并没有调用复制构造函数,这里也就是说临时对象就是p1,并没有进行复制,但是书中则是使用了复制构造函数进行复制的,另外p4则是调用了复制构造函数直接初始化p4了;p1与p2首先使用的就是默认构造函数进行初始化的,然后p1,使用了形参为2个的构造函数,然后再调用赋值操作符函数,但是p2却调用了复制构造函数,然后再调用赋值操作符函数,这个与前面说的使用情况是一致的。

2. 形参与返回值

 当形参为非引用类型是,将复制实参的值;以非引用类型做返回值时,将返回return语句中值的副本。

string MakePlural(size_t size, const string& strWord, const string& strEnding)
{
	return (size == 1)? strWord: (strWord+strEnding); //返回一个临时对象的副本
} 

这里形参并没有复制,因为这里使用了const引用,如果是非引用就会复制实参的值。另外在返回值里面,如果size=1那么就会返回strWord值的副本,而不是其本身,因为返回类型不是引用;而size!=1的时候,返回的是一个由strWord+strEnding计算后的临时对象值的副本。

3. 初始化容器元素

   可以用表示容量的的单个形参来初始化容器,如下:

vector<string> vec(5);

首先会使用string默认构造函数创建一个临时值来初始化vec,然后使用复制构造函数将临时值复制到vec的每个元素,但是作为一般规则通常是先分配一个空容器,然后再一个个的加入容器。

4. 构造函数与数组元素

	sales_item primer_eds[] = {
		string("0-201-16578-6"),
		string("0-201-16578-1"),
		string("0-201-16578-8"),
		sales_item()
	};
第一个~第三个使用sales_tem的形参为string类型的构造函数初始化为临时对象,然后复制到数组相应位置处;最后一个没有指定实参,使用默认构造函数初始化,然后使用复制构造函数复制到最后一个位置上。

合成复制构造函数:

1)如果我们没有定义,编译器默认会合成一个,与合成的默认构造函数不同,即使我们定义了其他构造函数,也会合成复制构造函数。

2)合成复制构造函数执行逐个成员初始化,合成复制构造函数直接复制内置类型成员的值,类类型成员使用该类的复制构造函数进行复制,复制数组时将复制数组中的每一个元素。

3)可以将合成复制构造函数看作其中每个数据成员在构造函数初始化列表中进行初始化。例如sale_item的类有几个成员:

class sales_item
{
...
private:
	string isbn;
	unsigned units_sold;
	double revenue;
...
};  
可以这样写复制构造函数:

sales_item::sales_item(const sales_item &org):
	isbn(org.isbn),
	units_sold(org.units_sold),
	revenue(org.revenue)
{	
}

定义自己的复制构造函数:

对于许多类而言,合成复制构造函数只完成必要的工作,只包含类类型成员或者内置类型(非指针)成员的类,无需显式地定义复制构造函数,也可以复制。

需要自己定义复制构造函数的:

1)有些类必须加以控制,这样的类经常有一个数据成员是指针,或者有成员在构造函数中分配其他资源。

2)另一些类在创建新对象时必须做一些特定工作。

注意:

1)形参一般定义为const的引用

2)因为用于向函数传递对象和从函数返回对象,该构造函数一般不应设置为explict    

禁止复制:

有些类是不需要复制构造函数的,如果不定义复制构造函数也会默认合成一个,所以为了防止复制必须显示地声明一个复制构造函数为private。然而类的友元和成员仍可以进行复制,如果想连友元和成员中的复制也禁止,可以只声明一个复制构造函数但不定义。

大多数类应定义复制构造函数和默认构造函数,因为不允许复制的类对象只能作为引用传递给函数或者从函数中返回,这里返回是从形参中返回,不是函数体最后的返回值。

如果定义了复制构造函数,也必须定义默认构造函数。

### C++ 复制构造函数 使用详解 #### 什么是复制构造函数复制构造函数是一种特殊的构造函数,用于通过已存在的对象初始化一个新的对象。它通常在以下情况下被调用: - 当一个对象以值传递方式传入函数时; - 当一个对象以值返回方式从函数返回时; - 当创建一个对象并将其初始化为另一个同型的对象时。 如果没有显式定义复制构造函数,编译器会自动生成一个默认的复制构造函数[^4]。然而,默认的复制构造函数仅执行浅拷贝操作,即简单地将源对象的数据成员逐个赋值给目标对象的数据成员。这可能导致某些问题,特别是在涉及动态内存管理的情况下[^2]。 --- #### 浅拷贝与深拷贝的区别 ##### 浅拷贝 浅拷贝是指仅仅复制指针或其他资源的地址,而不是实际的内容。这意味着两个对象可能会共享同一块动态分配的内存区域。这种行为可能导致未定义的行为,尤其是在析构函数释放内存时发生双重删除的情况[^5]。 ##### 深拷贝 深拷贝则是完全独立地复制整个对象及其所拥有的资源。这样可以确保每个对象都有自己的数据副本,从而避免潜在的风险。 --- #### 自定义复制构造函数的实现方法 为了防止浅拷贝带来的问题,在设计时应考虑是否需要提供自定义的复制构造函数来完成深拷贝。以下是具体实现的一个示例: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class MyClass { public: int* data; // 构造函数 MyClass(int value) : data(new int(value)) {} // 复制构造函数 (深拷贝) MyClass(const MyClass& other) { data = new int(*other.data); cout << "Deep copy performed!" << endl; } // 析构函数 ~MyClass() { delete data; } void display() const { cout << "Value: " << *data << endl; } }; int main() { MyClass obj1(10); MyClass obj2(obj1); // 调用了复制构造函数 obj1.display(); obj2.display(); return 0; } ``` 在这个例子中,`MyClass` 的复制构造函数实现了深拷贝逻辑,确保 `obj1` 和 `obj2` 各自有其独立的动态分配整型变量。 --- #### 编译器生成的默认复制构造函数的特点 如果用户没有定义任何特殊形式的构造函数(如复制构造函数或移动构造函数),则编译器会自动合成一个默认版本。此默认版本会对所有非静态成员逐一进行位级复制。需要注意的是,一旦开发者提供了自定义的复制构造函数,编译器就不会再生成默认版本[^3]。 --- #### 示例分析:解决浅拷贝引发的问题 以下是一个典型的因浅拷贝而导致崩溃的例子以及如何修复它的解决方案: ```cpp // 原始代码存在浅拷贝问题 class StringWrapper { private: char* buffer; public: StringWrapper(const char* str) { size_t length = strlen(str); buffer = new char[length + 1]; strcpy(buffer, str); } ~StringWrapper() { delete[] buffer; } // 添加自定义复制构造函数以支持深拷贝 StringWrapper(const StringWrapper& other) { size_t length = strlen(other.buffer); buffer = new char[length + 1]; strcpy(buffer, other.buffer); } void printBuffer() const { cout << buffer << endl; } }; void testCopyConstructor() { StringWrapper original("Hello"); StringWrapper copied(original); original.printBuffer(); // 输出 Hello copied.printBuffer(); // 输出 Hello } int main() { testCopyConstructor(); return 0; } ``` 在此修正后的程序里,新增加了一个复制构造函数用来处理字符串缓冲区的深层复制过程,有效规避了原始方案中的隐患[^5]。 --- #### 总结 C++ 中的复制构造函数是非常重要的概念之一,尤其当涉及到复杂数据结构或者外部资源管理时更是如此。合理运用它可以保障程序的安全性和稳定性;反之,则容易造成难以追踪的错误。
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