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C++拷贝构造函数详解.docx

C++拷贝构造函数详解

C++拷贝构造函数详解

一.什么是拷贝构造函数

首先对于普通类型的对象来说,它们之间的复制是很简单的,例如:

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.int a = 100;  

2.int b = a;   

而类对象与普通对象不同,类对象内部结构一般较为复杂,存在各种成员变量。

下面看一个类对象拷贝的简单例子。

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.#include   

2.using namespace std;  

3.  

4.class CExample {  

5.private:

  

6.     int a;  

7.public:

  

8.      //构造函数  

9.     CExample(int b)  

10.     { a = b;}  

11.  

12.      //一般函数  

13.     void Show ()  

14.     {  

15.        cout<

16.      }  

17.};  

18.  

19.int main()  

20.{  

21.     CExample A(100);  

22.     CExample B = A; //注意这里的对象初始化要调用拷贝构造函数,而非赋值  

23.      B.Show ();  

24.     return 0;  

25.}  

运行程序,屏幕输出100。

从以上代码的运行结果可以看出,系统为对象B分配了内存并完成了与对象A的复制过程。

就类对象而言,相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。

下面举例说明拷贝构造函数的工作过程。

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.#include   

2.using namespace std;  

3.  

4.class CExample {  

5.private:

  

6.    int a;  

7.public:

  

8.    //构造函数  

9.    CExample(int b)  

10.    { a = b;}  

11.      

12.    //拷贝构造函数  

13.    CExample(const CExample& C)  

14.    {  

15.        a = C.a;  

16.    }  

17.  

18.    //一般函数  

19.    void Show ()  

20.    {  

21.        cout<

22.    }  

23.};  

24.  

25.int main()  

26.{  

27.    CExample A(100);  

28.    CExample B = A; // CExample B(A); 也是一样的  

29.     B.Show ();  

30.    return 0;  

31.}   

CExample(constCExample&C) 就是我们自定义的拷贝构造函数。

可见,拷贝构造函数是一种特殊的构造函数,函数的名称必须和类名称一致,它必须的一个参数是本类型的一个引用变量。

二.拷贝构造函数的调用时机

在C++中,下面三种对象需要调用拷贝构造函数!

1.对象以值传递的方式传入函数参数

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class CExample   

2.{  

3.private:

  

4. int a;  

5.  

6.public:

  

7. //构造函数  

8. CExample(int b)  

9. {   

10.  a = b;  

11.  cout<<"creat:

 "<

12. }  

13.  

14. //拷贝构造  

15. CExample(const CExample& C)  

16. {  

17.  a = C.a;  

18.  cout<<"copy"<

19. }  

20.   

21. //析构函数  

22. ~CExample()  

23. {  

24.  cout<< "delete:

 "<

25. }  

26.  

27.     void Show ()  

28. {  

29.         cout<

30.     }  

31.};  

32.  

33.//全局函数,传入的是对象  

34.void g_Fun(CExample C)  

35.{  

36. cout<<"test"<

37.}  

38.  

39.int main()  

40.{  

41. CExample test

(1);  

42. //传入对象  

43. g_Fun(test);  

44.  

45. return 0;  

46.}  

调用g_Fun()时,会产生以下几个重要步骤:

(1).test对象传入形参时,会先会产生一个临时变量,就叫C吧。

(2).然后调用拷贝构造函数把test的值给C。

整个这两个步骤有点像:

CExampleC(test);

(3).等g_Fun()执行完后,析构掉C对象。

2.对象以值传递的方式从函数返回

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class CExample   

2.{  

3.private:

  

4. int a;  

5.  

6.public:

  

7. //构造函数  

8. CExample(int b)  

9. {   

10.  a = b;  

11. }  

12.  

13. //拷贝构造  

14. CExample(const CExample& C)  

15. {  

16.  a = C.a;  

17.  cout<<"copy"<

18. }  

19.  

20.     void Show ()  

21.     {  

22.         cout<

23.     }  

24.};  

25.  

26.//全局函数  

27.CExample g_Fun()  

28.{  

29. CExample temp(0);  

30. return temp;  

31.}  

32.  

33.int main()  

34.{  

35. g_Fun();  

36. return 0;  

37.}  

当g_Fun()函数执行到return时,会产生以下几个重要步骤:

(1).先会产生一个临时变量,就叫XXXX吧。

(2).然后调用拷贝构造函数把temp的值给XXXX。

整个这两个步骤有点像:

CExampleXXXX(temp);

(3).在函数执行到最后先析构temp局部变量。

(4).等g_Fun()执行完后再析构掉XXXX对象。

3.对象需要通过另外一个对象进行初始化;

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.CExample A(100);  

2.CExample B = A;   

3.// CExample B(A);   

后两句都会调用拷贝构造函数。

三.浅拷贝和深拷贝

1.默认拷贝构造函数

   很多时候在我们都不知道拷贝构造函数的情况下,传递对象给函数参数或者函数返回对象都能很好的进行,这是因为编译器会给我们自动产生一个拷贝构造函数,这就是“默认拷贝构造函数”,这个构造函数很简单,仅仅使用“老对象”的数据成员的值对“新对象”的数据成员一一进行赋值,它一般具有以下形式:

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.Rect:

:

Rect(const Rect& r)  

2.{  

3.    width = r.width;  

4.    height = r.height;  

5.}  

 

   当然,以上代码不用我们编写,编译器会为我们自动生成。

但是如果认为这样就可以解决对象的复制问题,那就错了,让我们来考虑以下一段代码:

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class Rect  

2.{  

3.public:

  

4.    Rect()      // 构造函数,计数器加1  

5.    {  

6.        count++;  

7.    }  

8.    ~Rect()     // 析构函数,计数器减1  

9.    {  

10.        count--;  

11.    }  

12.    static int getCount()       // 返回计数器的值  

13.    {  

14.        return count;  

15.    }  

16.private:

  

17.    int width;  

18.    int height;  

19.    static int count;       // 一静态成员做为计数器  

20.};  

21.  

22.int Rect:

:

count = 0;        // 初始化计数器  

23.  

24.int main()  

25.{  

26.    Rect rect1;  

27.    cout<<"The count of Rect:

 "<

:

getCount()<

28.  

29.    Rect rect2(rect1);   // 使用rect1复制rect2,此时应该有两个对象  

30.     cout<<"The count of Rect:

 "<

:

getCount()<

31.  

32.    return 0;  

33.}  

  这段代码对前面的类,加入了一个静态成员,目的是进行计数。

在主函数中,首先创建对象rect1,输出此时的对象个数,然后使用rect1复制出对象rect2,再输出此时的对象个数,按照理解,此时应该有两个对象存在,但实际程序运行时,输出的都是1,反应出只有1个对象。

此外,在销毁对象时,由于会调用销毁两个对象,类的析构函数会调用两次,此时的计数器将变为负数。

说白了,就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。

出现这些问题最根本就在于在复制对象时,计数器没有递增,我们重新编写拷贝构造函数,如下:

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class Rect  

2.{  

3.public:

  

4.    Rect()      // 构造函数,计数器加1  

5.    {  

6.        count++;  

7.    }  

8.    Rect(const Rect& r)   // 拷贝构造函数  

9.    {  

10.        width = r.width;  

11.        height = r.height;  

12.        count++;          // 计数器加1  

13.    }  

14.    ~Rect()     // 析构函数,计数器减1  

15.    {  

16.        count--;  

17.    }  

18.    static int getCount()   // 返回计数器的值  

19.    {  

20.        return count;  

21.    }  

22.private:

  

23.    int width;  

24.    int height;  

25.    static int count;       // 一静态成员做为计数器  

26.};  

2.浅拷贝

   所谓浅拷贝,指的是在对象复制时,只对对象中的数据成员进行简单的赋值,默认拷贝构造函数执行的也是浅拷贝。

大多情况下“浅拷贝”已经能很好地工作了,但是一旦对象存在了动态成员,那么浅拷贝就会出问题了,让我们考虑如下一段代码:

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class Rect  

2.{  

3.public:

  

4.    Rect()      // 构造函数,p指向堆中分配的一空间  

5.    {  

6.        p = new int(100);  

7.    }  

8.    ~Rect()     // 析构函数,释放动态分配的空间  

9.    {  

10.        if(p !

= NULL)  

11.        {  

12.            delete p;  

13.        }  

14.    }  

15.private:

  

16.    int width;  

17.    int height;  

18.    int *p;     // 一指针成员  

19.};  

20.  

21.int main()  

22.{  

23.    Rect rect1;  

24.    Rect rect2(rect1);   // 复制对象  

25.    return 0;  

26.}  

   在这段代码运行结束之前,会出现一个运行错误。

原因就在于在进行对象复制时,对于动态分配的内容没有进行正确的操作。

我们来分析一下:

   在运行定义rect1对象后,由于在构造函数中有一个动态分配的语句,因此执行后的内存情况大致如下:

 

 

   在使用rect1复制rect2时,由于执行的是浅拷贝,只是将成员的值进行赋值,这时rect1.p=rect2.p,也即这两个指针指向了堆里的同一个空间,如下图所示:

 

当然,这不是我们所期望的结果,在销毁对象时,两个对象的析构函数将对同一个内存空间释放两次,这就是错误出现的原因。

我们需要的不是两个p有相同的值,而是两个p指向的空间有相同的值,解决办法就是使用“深拷贝”。

3.深拷贝

   在“深拷贝”的情况下,对于对象中动态成员,就不能仅仅简单地赋值了,而应该重新动态分配空间,如上面的例子就应该按照如下的方式进行处理:

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class Rect  

2.{  

3.public:

  

4.    Rect()      // 构造函数,p指向堆中分配的一空间  

5.    {  

6.        p = new int(100);  

7.    }  

8.    Rect(const Rect& r)  

9.    {  

10.        width = r.width;  

11.        height = r.height;  

12.        p = new int;    // 为新对象重新动态分配空间  

13.        *p = *(r.p);  

14.    }  

15.    ~Rect()     // 析构函数,释放动态分配的空间  

16.    {  

17.        if(p !

= NULL)  

18.        {  

19.            delete p;  

20.        }  

21.    }  

22.private:

  

23.    int width;  

24.    int height;  

25.    int *p;     // 一指针成员  

26.};  

此时,在完成对象的复制后,内存的一个大致情况如下:

 

此时rect1的p和rect2的p各自指向一段内存空间,但它们指向的空间具有相同的内容,这就是所谓的“深拷贝”。

3.防止默认拷贝发生

   通过对对象复制的分析,我们发现对象的复制大多在进行“值传递”时发生,这里有一个小技巧可以防止按值传递——声明一个私有拷贝构造函数。

甚至不必去定义这个拷贝构造函数,这样因为拷贝构造函数是私有的,如果用户试图按值传递或函数返回该类对象,将得到一个编译错误,从而可以避免按值传递或返回对象。

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.// 防止按值传递  

2.class CExample   

3.{  

4.private:

  

5.    int a;  

6.  

7.public:

  

8.    //构造函数  

9.    CExample(int b)  

10.    {   

11.        a = b;  

12.        cout<<"creat:

 "<

13.    }  

14.  

15.private:

  

16.    //拷贝构造,只是声明  

17.    CExample(const CExample& C);  

18.  

19.public:

  

20.    ~CExample()  

21.    {  

22.        cout<< "delete:

 "<

23.    }  

24.  

25.    void Show ()  

26.    {  

27.        cout<

28.    }  

29.};  

30.  

31.//全局函数  

32.void g_Fun(CExample C)  

33.{  

34.    cout<<"test"<

35.}  

36.  

37.int main()  

38.{  

39.    CExample test

(1);  

40.    //g_Fun(test); 按值传递将出错  

41.      

42.    return 0;  

43.}   

四.拷贝构造函数的几个细节

1.拷贝构造函数里能调用private成员变量吗?

解答:

这个问题是在网上见的,当时一下子有点晕。

其时从名子我们就知道拷贝构造函数其时就是一个特殊的构造函数,操作的还是自己类的成员变量,所以不受private的限制。

2.以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.X:

:

X(const X&);      

2.X:

:

X(X);      

3.X:

:

X(X&, int a=1);      

4.X:

:

X(X&, int a=1, int b=2);  

解答:

对于一个类X,如果一个构造函数的第一个参数是下列之一:

a)X&

b)constX&

c)volatileX&

d)constvolatileX&

且没有其他参数或其他参数都有默认值,那么这个函数是拷贝构造函数.

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.X:

:

X(const X&);  //是拷贝构造函数      

2.X:

:

X(X&, int=1); //是拷贝构造函数     

3.X:

:

X(X&, int a=1, int b=2); //当然也是拷贝构造函数  

3.一个类中可以存在多于一个的拷贝构造函数吗?

解答:

类中可以存在超过一个拷贝构造函数。

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class X {   

2.public:

         

3.  X(const X&);      // const 的拷贝构造  

4.  X(X&);            // 非const的拷贝构造  

5.};  

注意,如果一个类中只存在一个参数为X&的拷贝构造函数,那么就不能使用constX或volatileX的对象实行拷贝初始化.

[c-sharp]viewplaincopyprint?

1.class X {      

2.public:

  

3.  X();      

4.  X(X&);  

5.};      

6.  

7.const X cx;      

8.X x = cx;    // error  

如果一个类中没有定义拷贝构造函数,那么编译器会自动产生一个默认的拷贝构造函数。

这个默认的参数可能为X:

:

X(constX&)或X:

:

X(X&),由编译器根据上下文决定选择哪一个。

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