1.拷贝构造函数
拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，在对象需要以同一类的另一个对象为模板进行初始化时被调用。它的主要用途是初始化一个对象，使其成为另一个对象的副本
我们先引用前面所用到的日期类的例子：
1. class Date 2. { 3. public: 4. 5. Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) 6. { 7. _year = year; 8. _month = month; 9. _day = day; 10. } 11. private: 12. int _year; 13. int _month; 14. int _day; 15. };
简单来说，假如我现在定义了一个日期对象：
int main() { Date d1(2005, 6, 23); return 0; }
我需要定义一个d2，与我的d1的数据相同，如何定义呢？
方法如下：
int main() { Date d1(2005, 6, 23); Date d2(d1); return 0; }
这里用到了拷贝构造，那么拷贝函数是如何实现的呢？我们接下来来探讨一下
拷贝构造函数通常声明为接受一个对同一类对象的常量引用参数：
class ClassName { public: ClassName(const ClassName& other); };
参数：const ClassName& other是对另一个同类型对象的引用，使用const确保不会无意中修改other。
函数体：在函数体内部，你可以决定如何复制other对象的成员到新对象中。对于简单的情况，这可能仅仅是复制每个成员变量的值。对于涉及动态分配内存或其他资源的类，可能需要进行深拷贝
下面来探讨上述的Date类的实现
class Date { public: Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } Date(const Date& d) { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1(2005, 6, 23); Date d2(d1); return 0; }
拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式,拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用,这个我们后面进行讲解
Date(const Date& d) { _year = d._year; _month = d._month; _day = d._day; }
这里的d2就相当于this，d1就是另一个参数
1.1传值调用的无限调用
我们上面提到，拷贝构造函数参数只有一个且必须是类类型对象的引用，那么如果我使用传值调用会有什么结果呢？？
我们下面先来进行简单的铺垫
void fun1(Date d) { } void fun2(Date& rd) { } int main() { Date d1(2005, 6, 23); fun1(d1); fun2(d1); return 0; }
构造两个函数，他们的参数不同，第一个函数为传值传参，在c语言中我们知道，传值传参是一个拷贝的过程，即把d1的值拷贝给d，c++规定，自定义类型的拷贝，都会调用拷贝构造
我们进行调试
在这里按F11，我们目的是进入fun1，函数，这里却跳入拷贝构造函数
再按f11，才会进入fun1函数中
大概过程如下
传值传参需要调用拷贝构造
fun2函数可以直接进入
在上述讲解后，我们来探讨，如果拷贝函数是传值引用，会发生什么？
调用拷贝构造，需要传参，这里传值传参，就会调用一个新的拷贝构造
所以，这里也是我们为什么只能用引用传参
1.2浅拷贝
class Date { public: Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) { _year = year; _month = month; _day = day; } void Print() { cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl; } private: int _year; int _month; int _day; }; int main() { Date d1(2005, 6, 23); Date d2(d1); d1.Print(); d2.Print(); return 0; }
我们现在屏蔽掉拷贝构造，看会发生什么
若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象（内置类型成员）按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝
那如果有自定义类型呢？
我们看下面的代码：
class Time { public: Time() { _hour = 1; _minute = 1; _second = 1; } Time(const Time& t) { _hour = t._hour; _minute = t._minute; _second = t._second; cout << "Time::Time(const Time&)" << endl; } private: int _hour; int _minute; int _second; }; class Date { private: // 基本类型(内置类型) int _year = 2024; int _month = 1; int _day = 1; // 自定义类型 Time _t; }; int main() { Date d1; Date d2(d1); return 0; }class Time { public: Time() { _hour = 1; _minute = 1; _second = 1; } Time(const Time& t) { _hour = t._hour; _minute = t._minute; _second = t._second; cout << "Time::Time(const Time&)" << endl; } private: int _hour; int _minute; int _second; }; class Date { private: // 基本类型(内置类型) int _year = 2024; int _month = 1; int _day = 1; // 自定义类型 Time _t; }; int main() { Date d1; Date d2(d1); return 0; }
在这个代码示例中，我们有两个类：Time 和 Date。Date 类中包含了一些基本类型的成员变量（_year, _month, _day）和一个自定义类型的成员变量（_t，一个 Time 类型的对象）。当创建 Date 类的对象时，不仅会初始化其基本类型的成员变量，也会调用其自定义类型成员的构造函数来初始化
函数的调用过程
Date 对象的默认构造函数调用：当 Date 类的对象被创建时，它的默认构造函数（编译器自动生成的，因为没有显式定义）会被调用。由于成员变量 _year, _month, _day 在类定义中已经被直接初始化，编译器将这些初始化纳入默认构造函数的操作中。
Time 成员的构造函数调用：在 Date 的构造函数执行过程中，会自动调用 _t（Time 类型的成员变量）的默认构造函数来初始化 _t。Time 的默认构造函数设置 _hour, _minute, _second 为 1，并不打印任何信息。
拷贝 Date 对象：当 Date d2(d1); 执行时，d2 是通过拷贝构造函数初始化的。因为 Date 类没有显式定义拷贝构造函数，编译器会为它生成一个默认的拷贝构造函数。这个默认的拷贝构造函数会逐个拷贝 Date 类中的所有成员变量，包括基本类型和自定义类型的成员。
对于基本类型成员（如 _year, _month, _day），直接进行值的复制
对于自定义类型的成员（_t），会调用该成员的拷贝构造函数（Time 类中定义的 Time(const Time&)）来进行拷贝。在这个过程中，Time 的拷贝构造函数会输出信息：Time::Time(const Time&)
因此，在执行 Date d2(d1); 时，调用过程如下：
首先，调用 Date 的默认拷贝构造函数（自动生成）来初始化 d2。
在初始化 d2 的过程中，对于其自定义类型成员 _t，调用 Time 的拷贝构造函数来初始化，此时会输出 Time::Time(const Time&)。
这就是自定义类型成员在 Date 类拷贝过程中构造函数的调用情况，其他的基本类型成员变量则是通过简单的值复制来初始化的
在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成拷贝的
如果我们删掉Time的默认的拷贝构造函数呢？
1. class Time 2. { 3. public: 4. Time(const Time& t) 5. { 6. _hour = t._hour; 7. _minute = t._minute; 8. _second = t._second; 9. cout << "Time::Time(const Time&)" << endl; 10. } 11. private: 12. int _hour; 13. int _minute; 14. int _second; 15. }; 16. class Date 17. { 18. private: 19. // 基本类型(内置类型) 20. int _year = 2024; 21. int _month = 1; 22. int _day = 1; 23. // 自定义类型 24. Time _t; 25. }; 26. int main() 27. { 28. Date d1; 29. Date d2(d1); 30. return 0; 31. }
拷贝构造本身就是一种构造函数，所以编译器不会生成默认构造函数
在这个代码中，由于 Time 类中没有显式定义一个无参数的默认构造函数（只定义了一个拷贝构造函数），而 Date 类的实现依赖于 Time 类的这个默认构造函数来初始化其 _t 成员，所以编译器将尝试调用 Time 类的默认构造函数时会失败，因为找不到合适的构造函数来初始化 _t
当尝试创建 Date 类的实例 d1 时，Date 类的默认构造函数（由编译器隐式生成）会被调用。默认构造函数会尝试初始化所有成员变量，对于基本类型的成员变量 _year,_month, _day，由于它们已经在类定义中直接初始化，不会有问题。但对于 _t（Time 类型的成员变量），编译器需要调用 Time 类的默认构造函数来初始化它。由于 Time类中没有定义无参数的默认构造函数，编译过程中会出现错误
当尝试通过拷贝构造函数创建 d2 时（Date d2(d1);），同样会遇到问题。虽然 Date 类的拷贝构造函数（编译器自动生成的）会尝试逐个拷贝所有成员变量，对于 _t，它会尝试调用 Time类的拷贝构造函数，这部分没有问题。但在创建 d1 时已经失败，因此这一步也无法成功执行
c++也可以加入这串代码进行强制生成：
Time() = default;
1.3深拷贝
如果你没有为类显式定义拷贝构造函数，C++编译器会自动生成一个默认的拷贝构造函数。默认拷贝构造函数会逐个复制对象的所有成员（浅拷贝）。对于基本数据类型和指向动态分配内存的指针成员，这意味着只复制指针值而不复制指针指向的数据
我们来看下面的代码：
1. typedef int DataType; 2. class Stack 3. { 4. public: 5. Stack(size_t capacity = 10) 6. { 7. _array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType)); 8. if (nullptr == _array) 9. { 10. perror("malloc申请空间失败"); 11. return; 12. } 13. _size = 0; 14. _capacity = capacity; 15. } 16. void Push(const DataType& data) 17. { 18. // CheckCapacity(); 19. _array[_size] = data; 20. _size++; 21. } 22. ~Stack() 23. { 24. if (_array) 25. { 26. free(_array); 27. _array = nullptr; 28. _capacity = 0; 29. _size = 0; 30. } 31. } 32. private: 33. DataType* _array; 34. size_t _size; 35. size_t _capacity; 36. }; 37. int main() 38. { 39. Stack s1; 40. s1.Push(1); 41. s1.Push(2); 42. s1.Push(3); 43. s1.Push(4); 44. Stack s2(s1); 45. return 0; 46. }
我们没有提供拷贝构造函数，编译器默认提供，我们来看运行结果：
程序崩溃，我们进行调试观察
当通过 Stack s2(s1); 这样的语句创建一个 Stack 类的对象时，如果没有显式定义拷贝构造函数，C++ 编译器会提供一个默认的拷贝构造函数，它进行浅拷贝。这意味着 _array 指针的值被复制过来，但指向的内存空间没有被复制。这会导致多个对象共享同一块内存空间，进而导致双重释放等问题
类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝
**浅拷贝（Shallow Copy）**只复制对象的顶层结构，如果对象中包含指针指向动态分配的内存，则副本的这些指针将指向与原始对象相同的内存地址。这意味着两个对象共享部分资源。浅拷贝通常是通过默认的拷贝构造函数和赋值操作符实现的
深拷贝则复制对象所有的层级结构。对于对象内部的每一个指针指向的内存，深拷贝都会在堆上分配新的内存，然后将原始数据复制到这块新分配的内存中。这样，原始对象和副本对象将拥有完全独立的数据副本
1.4深拷贝的实现
深拷贝需要我们手动实现，对于上述的代码，我们需要手动补充，于对象内部的每个指向动态分配内存的指针，都需要：
为副本分配新的内存空间。
将原始对象指针指向的数据复制到新分配的内存中：
1. typedef int DataType; 2. class Stack 3. { 4. public: 5. Stack(size_t capacity = 10) 6. { 7. _array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType)); 8. if (nullptr == _array) 9. { 10. perror("malloc申请空间失败"); 11. return; 12. } 13. _size = 0; 14. _capacity = capacity; 15. } 16. //注意，这里s2是this，s是s1 17. Stack(const Stack& s) 18. { 19. DataType* tmp == (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * s._capacity); 20. if (tmp = nullptr) 21. { 22. perror("malloc fail"); 23. exit(-1); 24. } 25. memcpy(tmp, s._array, sizeof(DataType) * s._size); 26. _array = tmp; 27. _size = s._size; 28. _capacity = s._capacity; 29. } 30. void Push(const DataType& data) 31. { 32. // CheckCapacity(); 33. _array[_size] = data; 34. _size++; 35. } 36. ~Stack() 37. { 38. if (_array) 39. { 40. free(_array); 41. _array = nullptr; 42. _capacity = 0; 43. _size = 0; 44. } 45. } 46. private: 47. DataType* _array; 48. size_t _size; 49. size_t _capacity; 50. }; 51. int main() 52. { 53. Stack s1; 54. s1.Push(1); 55. s1.Push(2); 56. s1.Push(3); 57. s1.Push(4); 58. Stack s2(s1); 59. return 0; 60. } 61. //注意，这里s2是this，s是s1 62. Stack(const Stack& s) 63. { 64. DataType* tmp = (DataType*)malloc(sizeof(DataType) * s._capacity); 65. if (tmp == nullptr) 66. { 67. perror("malloc fail"); 68. exit(-1); 69. } 70. memcpy(tmp, s._array, sizeof(DataType) * s._size); 71. _array = tmp; 72. _size = s._size; 73. _capacity = s._capacity; 74. }
这个拷贝构造函数的主要功能是创建一个新的 Stack 对象，该对象是对现有 Stack 对象（称为 s）的深拷贝。深拷贝意味着新对象将拥有与原对象相同的数据副本，但这些数据存储在新分配的内存中。这样，两个对象的状态互不影响，修改一个对象的内容不会影响另一个
内存分配：
使用 malloc 根据原栈 (s) 的容量 (_capacity) 分配足够的内存空间来存储数据副本。这里的内存大小是 s._capacity * sizeof(DataType)
数据复制：
使用 memcpy 将原栈 (s) 的数据 _array 复制到新分配的内存 tmp 中。复制的长度是 s._size * sizeof(DataType)，即仅复制原栈中实际存在的元素
更新成员变量：
将新栈的 _array 指针更新为指向新分配的内存 tmp。
将新栈的 _size 和 _capacity 设置为与原栈 (s) 相同的值。这样保证了新栈在逻辑上与原栈完全相同，拥有相同数量的元素和相同的容量
这下我们的问题也就解决了
class myqueue { private: Stack st1; Stack st2; }; int main() { myqueue q1; myqueue q2(q1); return 0; }
有一个 Stack 类，它实现了一个简单的栈，并提供了深拷贝功能。然后，创建一个 myqueue 类，它内部使用了两个 Stack 实例。在 main 函数中，创建了一个 myqueue 对象 q1 并尝试使用 q1 来初始化另一个 myqueue 对象 q2。这里的关键点在于理解 Stack 的深拷贝实现如何影响 myqueue 对象的复制行为
myqueue 类及其复制行为
myqueue 类内部包含两个 Stack 对象：st1 和 st2。当使用一个 myqueue 对象来初始化另一个（如 myqueue q2(q1);）时，myqueue 的隐式（或默认）拷贝构造函数被调用。C++ 默认的拷贝构造函数会逐个复制类的成员，使用各成员自己的拷贝构造函数。因此，q1 中的 st1 和 st2 会使用它们各自的深拷贝构造函数来初始化 q2 中的 st1 和 st2
由于 Stack 类已经提供了深拷贝的实现，myqueue 类中的 st1 和 st2 成员在 myqueue
对象被复制时也会被深拷贝。这意味着 q1 和 q2 中的 st1 和 st2 在内存上是独立的：q1.st1 和
q2.st1 指向不同的内存区域，q1.st2 和 q2.st2 同理。因此，q1 和 q2
在逻辑上是完全独立的队列，它们内部的栈互不影响
隐式拷贝构造函数：myqueue 类在这段代码中并没有显式定义自己的拷贝构造函数。它依赖于 C++ 自动生成的默认拷贝构造函数来正确地复制其成员。这在 Stack 提供深拷贝的情况下是安全的
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