C++拷贝构造函数详解

简介: 转自:http://blog.csdn.net/lwbeyond/article/details/6202256 对于一个空类,编译器默认生成四个成员函数:默认构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值函数; 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:   int a = 100;  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。

转自:http://blog.csdn.net/lwbeyond/article/details/6202256

对于一个空类,编译器默认生成四个成员函数:默认构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值函数;

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:

  int a = 100;
  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。

 1 #include <iostream>
 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<<a<<endl;
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。

 1 #include <iostream>
 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<<a<<endl;
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(const CExample& 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

 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: "<<a<<endl;
12  }
13 
14  //拷贝构造
15  CExample(const CExample& C)
16  {
17   a = C.a;
18   cout<<"copy"<<endl;
19  }
20  
21  //析构函数
22  ~CExample()
23  {
24   cout<< "delete: "<<a<<endl;
25  }
26 
27      void Show ()
28  {
29          cout<<a<<endl;
30      }
31 };
32 
33 //全局函数,传入的是对象
34 void g_Fun(CExample C)
35 {
36  cout<<"test"<<endl;
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:CExample C(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

 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"<<endl;
18  }
19 
20      void Show ()
21      {
22          cout<<a<<endl;
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:CExample XXXX(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;

CExample A(100);
CExample B = A;
// 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: 

  Rect::Rect(const Rect& r)
  {
    width = r.width;
    height = r.height;
  }

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:

 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: "<<Rect::getCount()<<endl;
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: "<<Rect::getCount()<<endl;
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(第二个对象并不是没有调用构造函数,而是使用的拷贝构造函数)。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:

 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:

 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”。

     以类String的两个对象a,b为例,假设a.m_data的内容为“hello”,b.m_data的内容为“world”。
      现将a赋给b,缺省赋值函数的“位拷贝”意味着执行b.m_data = a.m_data。这将造成三个错误:

  一是b.m_data原有的内存没被释放,造成内存泄露;

  二是b.m_data和a.m_data指向同一块内存,a或b任何一方变动都会影响另一方;

  三是在对象被析构时,m_data被释放了两次。

  

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:

  

 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:

  

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。

 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: "<<a<<endl;
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: "<<a<<endl;
23     }
24 
25     void Show ()
26     {
27         cout<<a<<endl;
28     }
29 };
30 
31 //全局函数
32 void g_Fun(CExample C)
33 {
34     cout<<"test"<<endl;
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。其时从名字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?

  X::X(const X&);
  X::X(X);
  X::X(X&, int a=1);
  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) const X&
c) volatile X&
d) const volatile X&
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.

  X::X(const X&); //是拷贝构造函数
  X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数
  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。

class X {
  public:
    X(const X&); // const 的拷贝构造
    X(X&); // 非const的拷贝构造
};

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const X或volatile X的对象实行拷贝初始化.

class X {
  public:
    X();
    X(X&);
};

const X cx;
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(const X&)或 X::X(X&),由编译器根据上下文决定选择哪一个。

 

相关文章
|
6月前
|
存储 编译器 C++
【C++从0到王者】第三站:类和对象(中)拷贝构造函数
【C++从0到王者】第三站:类和对象(中)拷贝构造函数
32 0
|
13天前
|
存储 编译器 C++
【C++从练气到飞升】04---拷贝构造函数
【C++从练气到飞升】04---拷贝构造函数
|
13天前
|
存储 编译器 对象存储
【C++】类与对象(构造函数、析构函数、拷贝构造函数、常引用)
【C++】类与对象(构造函数、析构函数、拷贝构造函数、常引用)
7 0
|
13天前
|
存储 编译器 C++
【C++成长记】C++入门 | 类和对象(中) |拷贝构造函数、赋值运算符重载、const成员函数、 取地址及const取地址操作符重载
【C++成长记】C++入门 | 类和对象(中) |拷贝构造函数、赋值运算符重载、const成员函数、 取地址及const取地址操作符重载
|
13天前
|
存储 安全 编译器
【c++】类和对象(四)深入了解拷贝构造函数
朋友们大家好啊,本篇内容带大家深入了解拷贝构造函数
【c++】类和对象(四)深入了解拷贝构造函数
|
13天前
|
存储 编译器 C++
『C++成长记』拷贝构造函数
『C++成长记』拷贝构造函数
|
13天前
|
存储 编译器 C语言
【C++】类和对象之构造函数、析构函数、拷贝构造函数(二)
【C++】类和对象之构造函数、析构函数、拷贝构造函数(二)
|
13天前
|
存储 编译器 C++
【c++】拷贝构造函数
【c++】拷贝构造函数
【c++】拷贝构造函数
|
13天前
|
存储 安全 编译器
【C++入门到精通】C++入门 —— 类和对象(拷贝构造函数、赋值运算符重载、const成员函数)
这一篇文章是上一篇的续集(这里有上篇链接)前面我们讲了C语言的基础知识,也了解了一些数据结构,并且讲了有关C++的命名空间的一些知识点以及关于C++的缺省参数、函数重载,引用 和 内联函数。也相信大家都掌握的不错,接下来博主将会带领大家继续学习有关C++比较重要的知识点——类和对象(拷贝构造函数、赋值运算符重载、const成员、取地址及const取地址操作符重载)。
63 0
|
13天前
|
C++
C++拷贝构造函数和运算符重载--5
C++拷贝构造函数和运算符重载--5