复制构造函数(深拷贝和浅拷贝)

一、概述

复制构造函数用于将一个对象复制到新对象中。它用于初始化过程中(包括按值传递函数),而不是常规的赋值过程中,类型如下:

Class_name(const Class_name &);

它接受一个指向类对象的常量引用作为参数。对于复制构造函数,需要知道两点:何时调用和有和功能。

①、如何调用

创建一个对象并将其初始化为同类现有对象时,复制构造函数都将被调用。有四种方式

Person ob;
Person ob1(ob);//1
Person ob2=ob;//2
Person ob3 = Person (ob);//2
Person * ob4= new Person(ob);//3

②、默认构造函数功能

默认的复制构造函数逐个复制非静态成员(成员复制也称浅复制),复制的是成员的值。

Person ob("Tom",12,99.9);
Person ob1=ob;

二、浅拷贝

#include <iostream>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
class Person
{
private:
    char *m_name;
    int m_num;
public:
    Person()
    {
        m_name = NULL;
        m_num = 0;
        cout<<"无参构造"<<endl;
    }
    Person(char *name,int num)
    {
        //为m_name申请空间
        m_name = (char *)calloc(1,strlen(name)+1);
        if(m_name == NULL)
        {
            cout<<"构造失败"<<endl;
        }
        cout<<" 已经申请好空间"<<endl;
        strcpy(m_name,name);
        m_num = num;
        cout<<"有参构造"<<endl;
    }
    ~Person()
    {
        if(m_name != NULL)
        {
            cout<<"空间已被释放"<<endl;
            free(m_name);
            m_name = NULL;
        }
        cout<<"析构函数"<<endl;
    }

    void showPerson(void)
    {
        cout<<"m_name = "<<m_name<<", m_num = "<<m_num<<endl;
    }
};

void test01()
{
    Person ob("lucy",100);
    ob.showPerson();
    // 浅拷贝
    Person ob1= ob;//调用系统的默认拷贝构造(单纯的值拷贝)
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    test01();
    return 0;
}

在这里插入图片描述

三、深拷贝

  1. 在上面的浅拷贝中在运行中ob会调用析构函数释放空间,浅拷贝ob1也会调用析构函数空间,导致释放两次调用两次析构函数,释放两次空间,出现多次释放同一块堆区空间。
  2. 使用new初始化的指针成员,应当定义一个复制构造函数,以复制指向的数据,而不是指针,这被称为深拷贝。

所有使用深拷贝解决浅拷贝的问题:

#include <iostream>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
class Person
{
private:
    char *m_name;
    int m_num;
public:
    Person()
    {
        m_name = NULL;
        m_num = 0;
        cout<<"无参构造"<<endl;
    }
    Person(char *name,int num)
    {
        //为m_name申请空间
        m_name = (char *)calloc(1,strlen(name)+1);
        if(m_name == NULL)
        {
            cout<<"构造失败"<<endl;
        }
        cout<<" 已经申请好空间"<<endl;
        strcpy(m_name,name);
        m_num = num;
        cout<<"有参构造"<<endl;
    }

    Person(const Person &ob)//ob==>ob
    {
        cout<<"拷贝构造函数"<<endl;
        m_name = (char *)calloc(1, strlen(ob.m_name)+1);
        cout<<"空间已被申请"<<endl;
        strcpy(m_name, ob.m_name);

        m_num = ob.m_num;
    }

    ~Person()
    {
        if(m_name != NULL)
        {
            cout<<"空间已被释放"<<endl;
            free(m_name);
            m_name = NULL;
        }
        cout<<"析构函数"<<endl;
    }

    void showPerson(void)
    {
        cout<<"m_name = "<<m_name<<", m_num = "<<m_num<<endl;
    }
};

void test01()
{
    Person ob("lucy",100);
    ob.showPerson();

   
    //通过自定义 拷贝构造函数 完成深拷贝动作
    Person ob1 = ob;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    test01();
    return 0;
}

在这里插入图片描述

  1. 如果类中的成员 指向了堆区空间 一定要记得在析构函数中 释放该空间;
  2. 如果用户 不实现 拷贝构造 系统就会提供默认拷贝构造;
  3. 默认拷贝构造 只是单纯的赋值 容易造成浅拷贝问题;
  4. 用户记得 要实现:无参构造(初始化数据)、有参构造(赋参数)、拷贝构造(深拷贝) 、析构函数(释放空间);
### C++ 中默认复制构造函数行为 当对象被传递给函数或者作为返回值时,编译器会自动调用复制构造函数来创建新对象。如果程序员未显式定义复制构造函数,则C++编译器提供一个默认版本。此默认实现执行的是成员逐位复制操作,即浅拷贝[^1]。 对于基本数据类型的成员变量来说,这种处理方式是安全有效的;但对于指针或其他复杂资源管理的情况而言,可能会引发潜在的风险错误,比如双重释放内存等问题[^2]。 ### 浅拷贝 vs 深拷贝 #### 浅拷贝 - **描述**: 只是对原始对象中的各个字段做简单的赋值操作。 - **特点**: - 对于内置类型的数据成员(如int, float),直接复制其值; - 对于指向堆上分配的对象或数组的指针,仅复制该指针本身而不是它所指向的内容。 因此,在两个对象共享同一份动态分配的空间的情况下,一旦其中一个对象修改了这部分空间内的数据,另一个对象也会受到影响。更严重的是,当这两个对象都尝试销毁这块共同拥有的区域时就会发生多次删除同一个地址的问题,从而导致程序崩溃或异常终止。 #### 深拷贝 - **描述**: 创建一个新的独立副本,确保源对象与目标对象之间没有任何关联。 - **特点**: - 不仅仅复制指针本身的值,还会为新的实例单独开辟一块新的存储区,并将原对象实际占用的数据完整地迁移到这里。 - 需要手动编写自定义的复制逻辑以保证正确性效率。 通过重载类内部的复制构造函数可以实现深拷贝功能。例如下面这段代码展示了如何在一个`String`类中完成这一过程: ```cpp class String { private: char* str; size_t length; public: // 构造函数其他方法... // 定义自己的拷贝构造函数来进行深拷贝 String(const String& other) : length(other.length), str(nullptr) { if (other.str != nullptr && other.length > 0){ str = new char[length + 1]; strncpy(str, other.str, length); str[length] = '\0'; } } ~String(){ delete[] str; } }; ``` 上述例子中,为了防止浅拷贝带来的风险,特别实现了深拷贝机制,使得每次创建新对象时都能获得一份完全独立的数据副本。
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