c++拷贝构造函数

本文详细介绍了拷贝构造函数的概念、格式及使用场景,并探讨了浅拷贝与深拷贝的区别。

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文章来源:https://justinwei.blog.youkuaiyun.com/article/details/78753040

1. 定义

拷贝构造函数也是类的一个重载构造函数,它能用一个已有的对象去初始化一个新建的对象。
其唯一的形参是类的引用,但不限制为const,一般都会使用const限制。
在一个对象赋值给另一个对象的时候会触发拷贝构造函数。

 

2. 格式

拷贝构造函数的声明:
class 类名
{
public:
    类名(形参参数)//构造函数的声明/原型
    类名(类名& 对象名)//拷贝构造函数的声明/原型
    ...
};
拷贝构造函数的实现:
类名::类名(类名& 对象名)//拷贝构造函数的实现/定义
{函数体}

 

3. 如何区分拷贝构造函数

例如,class X;
(1)构造函数第一个参数为
  • X&
  • const X&
  • volatile X&
  • const volatile X&
(2)没有其他参数或其他参数都是默认值
满足上面两个条件的构造函数为拷贝构造函数

 

4. 使用拷贝构造函数

  • X obj1 = obj2;
  • X obj1(obj2);
上面两种方式会触发拷贝构造函数,而不是一般的构造函数。

 

5. 哪些情况下会使用拷贝构造函数

  • 一个对象以值传递形式传入函数体(注意形参是值传递,不是引用或者指针)
  • 一个对象以值传递形式从函数体返回
  • 一个对象需要另一个对象初始化

6. 拷贝构造函数必须以引用的形式传递(参数为引用值)

其原因如下:当一个对象以传递值的方式传一个函数的时候,拷贝构造函数自动的被调用来生成函数中的对象。如果一个对象是被传入自己的拷贝构造函数,它的拷贝构造函数将会被调用来拷贝这个对象这样复制才可以传入它自己的拷贝构造函数,这会导致无限循环直至 栈溢出(Stack Overflow)。除了当对象传入函数的时候被 隐式调用以外,拷贝构造函数在对象被函数返回的时候也同样的被调用。

 

7. 默认拷贝构造函数

C++编译器会为每个类定义了一个默认拷贝函数,在缺省的情况下会调用默认拷贝构造函数。
在调用默认拷贝构造函数的时候,会将对象的内存内容拷贝给新建对象(包括了虚函数表的地址)。

 

8. 浅拷贝和深拷贝

对于默认拷贝构造函数,会拷贝所有的成员,如果类中有个指针成员变量,在做拷贝的时候会将之前的对象的指针成员变量的值拷贝给新建立的对象中的指针成员变量,也就是说会将指针指向的内存的地址copy过来,这样两个对象修改的将会是一个内存,释放该内存的时候也会释放两次。
这种情况称为浅拷贝。
深拷贝可以解决上面这个问题,应该是已有对象中的 指针成员变量指向的内存的内容 copy 给新建的对象中的指针成员变量。
类中可以创建一个拷贝构造函数,在函数中实现指针指向内存内容的copy,这样就达到了深拷贝。再次使用第  点和第  点的时候就会进行深拷贝。

<think>我们正在讨论C++中的拷贝构造函数。根据用户要求,需要提供示例和解释。同时,我们需要参考提供的引用内容,特别是引用[1]中给出了一个自定义拷贝构造函数的例子。目标:1.解释拷贝构造函数的概念2.提供示例代码(参考引用[1]的例子,但可以适当调整使其更清晰)3.说明拷贝构造函数的调用时机4.区分拷贝构造函数和赋值操作符5.提及深拷贝浅拷贝(引用[1]中提到)另外,引用[2]和[4]提到了移动语义,但用户当前问题集中在拷贝构造函数,因此我们主要关注拷贝,但可以简要提及移动以作对比(如果相关)。步骤:1.定义:拷贝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。2.语法:通常是`ClassName(constClassName&other)`3.调用时机:当用同类型的另一个对象初始化新对象时。例如:-直接初始化:`Studentt(s);`-拷贝初始化:`Studentk=s;`(注意这里不是赋值,而是初始化)-传递对象给函数(按值传递)-从函数返回对象(按值返回)-用另一个对象初始化数组元素等4.注意:赋值操作符(operator=)是在已经存在的对象被赋予新值时调用,而不是初始化。如引用[1]中`m=s;`调用的是赋值操作符。我们将编写一个示例,展示拷贝构造函数的使用,并在注释中说明输出结果。同时,我们将解释深拷贝浅拷贝的概念,因为自定义拷贝构造函数通常用于实现深拷贝。示例代码(基于引用[1]修改,使其更通用):```cpp#include<iostream>usingnamespacestd;classStudent{public://普通构造函数Student(intid):id_(id){}//默认构造函数(可能不需要,但为了示例中m的创建而提供)Student():id_(0){}//自定义拷贝构造函数Student(constStudent&other){//这里我们自定义拷贝行为:将id取负作为新对象的id(仅用于演示,实际中可能用于深拷贝)id_=other.id_*(-1);cout<<"Copyconstructorcalled.Originalid:"<<other.id_<<",newid:"<<id_<<endl;}//赋值操作符(这里使用默认的,但为了说明区别,我们也可以自定义)Student&operator=(constStudent&other){//注意:赋值操作符返回自身引用id_=other.id_;//这里直接复制id,没有取负(与拷贝构造函数区别)cout<<"Assignmentoperatorcalled.Assignedid:"<<id_<<endl;return*this;}//打印idvoidprint()const{cout<<"ID:"<<id_<<endl;}private:intid_;};intmain(){Students1(1001);//调用普通构造函数s1.print();//输出:ID:1001Students2(s1);//调用拷贝构造函数s2.print();//输出:ID:-1001Students3=s1;//调用拷贝构造函数(注意:这是初始化,不是赋值)s3.print();//输出:ID:-1001Students4;//调用默认构造函数s4.print();//输出:ID:0s4=s1;//调用赋值操作符s4.print();//输出:ID:1001return0;}```解释:-在拷贝构造函数中,我们故意将id取负,以突出拷贝构造函数的调用和自定义行为。-在赋值操作符中,我们直接复制id(没有取负),以区别于拷贝构造函数。-注意`s4=s1;`是赋值操作,因为s4已经存在。深拷贝浅拷贝:-默认的拷贝构造函数(如果不定义)执行浅拷贝:即逐成员复制。如果成员是指针,则复制指针值(地址),而不是指针指向的内容。这会导致两个对象指向同一块内存,可能引发双重释放等问题。-深拷贝:在拷贝构造函数中,为指针成员分配新的内存,并复制内容。这样两个对象拥有独立的资源。例如,如果类中有指针成员:```cppclassMyArray{public:MyArray(intsize):size_(size),data_(newint[size]){}//自定义拷贝构造函数深拷贝)MyArray(constMyArray&other):size_(other.size_),data_(newint[other.size_]){for(inti=0;i<size_;i++){data_[i]=other.data_[i];}}//...需要定义析构函数释放data_,以及赋值操作符(遵循三法则)private:intsize_;int*data_;};```最后,根据引用[2][4],在C++11以后,我们还可以定义移动构造函数(用于临时对象的资源转移),但用户当前问题不涉及,可以暂时不提或简单提及。相关问题:1.拷贝构造函数和赋值操作符有什么区别?2.什么情况下需要自定义拷贝构造函数?3.什么是深拷贝浅拷贝?请举例说明。4.在C++中,如何防止对象被拷贝?(使用=delete)5.移动构造函数拷贝构造函数有何不同?注意:用户要求生成相关问题,所以我们在最后添加。</think>### C++ 拷贝构造函数详解 #### 基本概念 拷贝构造函数C++中的特殊成员函数,用于**创建一个新对象作为现有对象的副本**。其标准声明形式为: ```cpp ClassName(const ClassName& other); ``` - **核心作用**:初始化新对象时复制已有对象的状态 - **调用时机**: - 对象初始化:`T b = a;` 或 `T b(a);` - 函数参数传递(按值传递对象) - 函数返回对象(某些优化场景) #### 关键示例 参考引用[1]的自定义拷贝构造函数: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Student { public: // 普通构造函数 Student(int id) : id_(id) {} // 自定义拷贝构造函数 Student(const Student& other) { id_ = other.id_ * (-1); // 自定义复制行为:取负值 cout << "拷贝构造函数调用!源ID: " << other.id_ << ", 新ID: " << id_ << endl; } void print() const { cout << "当前ID: " << id_ << endl; } private: int id_; }; int main() { Student alice(1001); // 普通构造 alice.print(); // 输出: 当前ID: 1001 Student bob(alice); // 拷贝构造 (直接初始化) bob.print(); // 输出: 当前ID: -1001 Student charlie = alice; // 拷贝构造 (拷贝初始化) charlie.print(); // 输出: 当前ID: -1001 return 0; } ``` **输出结果**: ``` 当前ID: 1001 拷贝构造函数调用!源ID: 1001, 新ID: -1001 当前ID: -1001 拷贝构造函数调用!源ID: 1001, 新ID: -1001 当前ID: -1001 ``` #### 核心特性 1. **与赋值的区别**(引用[1]) ```cpp Student david; david = alice; // 调用赋值运算符=,非拷贝构造 ``` - 拷贝构造函数:创建**新对象**时使用 - 赋值运算符:**已存在对象**的重新赋值 2. **深拷贝 vs 浅拷贝** - **浅拷贝**(默认):逐成员复制(指针复制地址) ```cpp // 默认拷贝构造等效于 Student(const Student& other) : id_(other.id_) {} // 指针成员会复制地址值! ``` - **深拷贝**:需手动实现,复制指针指向的内容 ```cpp class DataHolder { public: DataHolder(int size) : size_(size), data_(new int[size]) {} // 深拷贝构造函数 DataHolder(const DataHolder& other) : size_(other.size_), data_(new int[other.size_]) { copy(other.data_, other.data_ + size_, data_); } ~DataHolder() { delete[] data_; } private: int size_; int* data_; // 动态资源 }; ``` 3. **现代C++优化**(引用[2][4]) - 移动语义可避免不必要的拷贝: ```cpp vector<Student> students; students.push_back(Student(1002)); // 优先调用移动构造 students.push_back(move(alice)); // 显式移动 ``` #### 最佳实践 1. **三法则**:若定义拷贝构造/析构/赋值之一,通常需定义全部 2. **禁止拷贝**(C++11+): ```cpp Student(const Student&) = delete; ``` 3. **传递const引用**避免拷贝: ```cpp void processStudent(const Student& s); // 高效传参 ```
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