C++中类的复制构造函数

最新推荐文章于 2025-01-20 23:43:53 发布
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分类专栏： C++基础 文章标签： C++ 复制构造函数 程序崩溃
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1 简介

1.1 概念

复制构造函数（copy constructor）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。当定义一个新对象并用一个同类型的对象对它进行初始化时，将显式使用复制构造函数。

1.2 格式

假设类的名称是Foo，则Foo类的复制构造函数的声明为

class Foo{

  public:

      Foo();             //默认构造函数

      Foo(const Foo&); //复制构造函数

//....

}

1.3 默认的复制构造函数

如果类中没有定义复制构造函数，则编译器会生成一个默认的复制构造函数。默认的复制构造函数将类的成员进行逐个初始化。

2 应用

假设Foo类的如1.2中格式声明，有如下代码

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一、复制构造函数定义 复制构造函数是一种特殊的构造函数，其形参为本类的对象引用。作用是用一个已知的对象去初始化同类型的新对象。 class 类名 { public： 类型（形参）；//构造函数 类名（const 类名 &对象名）；//复制构造函数 //... }； 类名::类（const 类名 &对象名）//复制构造函数的实现 { 函数体 } 二、复制构造函数被调用的三种情况 定义一个对象时，以本类另一个对象作为初始值，发生复制构造； 如果函数的形参是类的对象，调用函数时，将使用
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C++ 中类的复制构造函数
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<think>我们正在讨论C++中的复制构造函数（Copy Constructor）。复制构造函数是一种特殊的构造函数，用于创建一个新对象作为现有对象的副本。它在以下情况下被调用： 1. 通过另一个同类型的对象显式或隐式初始化一个对象。 2. 对象作为函数参数按值传递时。 3. 函数返回一个对象时（按值返回）。 复制构造函数的声明形式为：`ClassName(const ClassName &other);` 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，该函数执行浅拷贝（逐个成员复制）。如果类中有指针成员或需要管理资源（如动态内存），则必须自定义复制构造函数以实现深拷贝，避免浅拷贝导致的问题（如双重释放）。 下面我们通过一个示例来详细说明： ```cpp #include <iostream> #include <cstring> // for strcpy class String { private: char* data; int length; public: // 普通构造函数 String(const char* str) { length = strlen(str); data = new char[length + 1]; strcpy(data, str); } // 复制构造函数（深拷贝） String(const String& other) { length = other.length; data = new char[length + 1]; strcpy(data, other.data); } // 析构函数 ~String() { delete[] data; } // 打印字符串 void print() const { std::cout << data << std::endl; } }; int main() { String str1("Hello"); String str2 = str1; // 调用复制构造函数 str1.print(); // 输出: Hello str2.print(); // 输出: Hello return 0; } ``` 在上面的代码中： - 我们定义了一个`String`类，它有一个指针成员`data`指向动态分配的字符数组。 - 我们定义了复制构造函数，它通过分配新的内存并复制内容来实现深拷贝。这样，每个对象都有自己的数据副本。 - 如果没有自定义复制构造函数，那么默认的复制构造函数会直接复制指针（即两个对象指向同一块内存），当两个对象析构时，同一块内存会被释放两次，导致未定义行为（通常是程序崩溃）。 注意：复制构造函数的参数必须是同类型对象的常量引用（`const String&`），原因如下： 1. 使用引用避免无限递归（如果按值传递，会调用复制构造函数，从而再次按值传递，导致无限递归）。 2. 使用`const`因为复制构造函数不应该修改源对象。 ### 何时需要自定义复制构造函数？ 当类满足以下任一条件时，通常需要自定义复制构造函数： - 类有指针成员并指向动态分配的内存。 - 类有成员表示不可共享的资源（如文件句柄、网络连接等）。 ### 禁止复制 如果不想让对象被复制，可以将复制构造函数声明为私有并不提供实现（C++11以后可以用`=delete`）。 ```cpp class NonCopyable { private: NonCopyable(const NonCopyable&); // 只声明不实现 public: NonCopyable() {} }; // 或者使用C++11的delete class NonCopyable { public: NonCopyable() {} NonCopyable(const NonCopyable&) = delete; }; ``` §§相关问题§§: 1. 什么是浅拷贝和深拷贝？它们有什么区别？ 2. 在C++中，什么时候会调用复制构造函数？ 3. 如何防止一个类被复制？ 4. C++11中的移动构造函数是什么？它与复制构造函数有何不同？</think># C++ 复制构造函数详解 ## 复制构造函数概念 复制构造函数是一种特殊的构造函数，用于创建一个新对象作为现有对象的副本。它在以下情况下被调用： 1. 使用一个对象初始化另一个对象时 2. 对象作为函数参数按值传递时 3. 函数返回对象时（按值返回） ## 基本语法 ```cpp class MyClass { public: // 复制构造函数声明 MyClass(const MyClass& other); }; ``` ## 完整示例代码 ```cpp #include <iostream> #include <cstring> // 用于字符串操作 class Person { private: char* name; int age; public: // 普通构造函数 Person(const char* n, int a) : age(a) { name = new char[strlen(n) + 1]; strcpy(name, n); std::cout << "普通构造函数: " << name << std::endl; } // 复制构造函数（深拷贝实现） Person(const Person& other) : age(other.age) { name = new char[strlen(other.name) + 1]; strcpy(name, other.name); std::cout << "复制构造函数: " << name << std::endl; } // 析构函数 ~Person() { delete[] name; std::cout << "析构函数: " << name << std::endl; } // 显示信息 void display() const { std::cout << "姓名: " << name << ", 年龄: " << age << std::endl; } }; // 函数演示按值传递对象 void displayPerson(Person p) { std::cout << "函数内: "; p.display(); } int main() { // 情况1: 使用一个对象初始化另一个对象 Person person1("张三", 25); Person person2 = person1; // 调用复制构造函数 std::cout << "\n对象信息:\n"; person1.display(); person2.display(); // 情况2: 按值传递对象 std::cout << "\n按值传递演示:\n"; displayPerson(person1); // 情况3: 函数返回对象 std::cout << "\n函数返回对象演示:\n"; Person createPerson() { Person temp("李四", 30); return temp; // 可能调用复制构造函数（取决于编译器优化） } Person person3 = createPerson(); person3.display(); return 0; } ``` ## 关键概念解释 ### 1. 浅拷贝 vs 深拷贝 - **浅拷贝**：默认复制构造函数执行浅拷贝（简单复制指针值） - **深拷贝**：需要自定义复制构造函数来复制指针指向的内容（如上例中的`name`） ### 2. 必须自定义复制构造函数的情况 当类包含以下成员时，必须自定义复制构造函数： - 原始指针（管理动态内存） - 文件句柄 - 网络连接 - 其他不可共享的资源 ### 3. 复制构造函数参数 - **必须使用常量引用**：`const MyClass& other` - 使用值传递会导致无限递归（创建临时对象时又调用复制构造函数） ### 4. 编译器行为 - 如果未定义复制构造函数，编译器会自动生成一个（执行浅拷贝） - 当类有指针成员时，默认生成的复制构造函数通常不安全 ## 输出结果说明 运行上述代码将显示： ``` 普通构造函数: 张三 复制构造函数: 张三 对象信息: 姓名: 张三, 年龄: 25 姓名: 张三, 年龄: 25 按值传递演示: 复制构造函数: 张三 函数内: 姓名: 张三, 年龄: 25 析构函数: 张三 函数返回对象演示: 普通构造函数: 李四 复制构造函数: 李四 // 可能被编译器优化掉 析构函数: 李四 姓名: 李四, 年龄: 30 析构函数: 李四 析构函数: 张三 析构函数: 张三 ``` ## 最佳实践 1. **三法则**：如果需要自定义析构函数，通常也需要自定义复制构造函数和复制赋值操作符 2. **使用`const`引用**：确保复制构造函数不修改源对象 3. **资源管理**：对动态分配的资源进行深拷贝 4. **考虑禁用复制**：对于不可复制的对象，使用`= delete`禁用复制构造函数 ## 禁用复制构造函数 对于不可复制的类（如管理独占资源的类）： ```cpp class NonCopyable { public: NonCopyable() = default; // 禁用复制构造函数 NonCopyable(const NonCopyable&) = delete; // 禁用复制赋值操作符 NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete; }; ```
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