【C++ | 拷贝构造函数】一文了解C++的 拷贝(复制)构造函数
wkd_007 2024-08-17 10:05:03 阅读 76
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⏰发布时间⏰：2024-06-07 21:05:34
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🎄一、为什么需要 拷贝构造函数🎄二、什么是 拷贝构造函数🎄三、使用 拷贝构造函数🎄四、默认的 拷贝构造函数🎄五、总结
🎄一、为什么需要 拷贝构造函数
如果程序中出现需要 拷贝构造函数 的代码，而又没有提供拷贝构造函数时，系统会提供一个默认的拷贝构造函数，该函数只会完成浅拷贝而不会进行深拷贝，这就是为什么需要 拷贝构造函数 的原因。
关于浅拷贝、深拷贝的知识，可以看这篇文章：C++入门知识-拷贝构造函数-浅拷贝、深拷贝
下面用例子说明浅拷贝可能产生的问题：
<code>// g++ 11_Copy_Constructor_Date.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
class CDate
{
public:
CDate(int year, int mon, int day);// 构造函数声明
~CDate();// 析构函数声明
void show()
{
//cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;
cout << "Date: " << str << endl;
}
private:
int m_year;
int m_mon;
int m_day;
char *str;
};
// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{
m_year = year;
m_mon = mon;
m_day = day;
str = new char[64];
sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", year,mon,day);
cout << "Calling Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}
// 析构函数定义
CDate::~CDate()
{
cout << "Calling Destructor" << ", this=" << this <<endl;
delete [] str;
}
int main()
{
CDate date_1(2024,06,05);
CDate date_2 = date_1;// 调用拷贝构造函数
date_1.show();
date_2.show();
return 0;
}
上面代码由于没有进行深拷贝，导致 double free 了的错误，因为浅拷贝只复制了str的值，在两个对象销毁时都delete了。
🎄二、什么是 拷贝构造函数
<code>拷贝构造函数，有些书也把其成为复制构造函数，其作用是将一个对象复制到新创建的对象中。
类的拷贝构造函数原型通常是这样的：类名(const 类名 &);。以CDate类为例，其拷贝构造函数如下：
CDate(const CDate & date);
拷贝构造函数的几个特点：
1、函数名和类名相同，因为它也是构造函数的一种；
2、第一个参数必须是一个自身类类型的引用，且其他参数都有默认值。
3、第一个参数必须是自身类类型的引用的原因：如果不是引用则需要拷贝它的实参，为了要拷贝实参，又需要调用拷贝构造函数，如此无限循环；
清楚了这些之后，我们修改一下上个小节的代码，添加一个拷贝构造函数：
// g++ 11_Copy_Constructor_Date.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
class CDate
{
public:
CDate(int year, int mon, int day);// 构造函数声明
CDate(const CDate& date);// 拷贝构造函数声明
~CDate();// 析构函数声明
void show()
{
//cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;
cout << "Date: " << str << endl;
}
private:
int m_year;
int m_mon;
int m_day;
char *str;
};
// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{
m_year = year;
m_mon = mon;
m_day = day;
str = new char[64];
sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", year,mon,day);
cout << "Calling Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}
// 拷贝构造函数定义
CDate::CDate(const CDate& date)
{
m_year = date.m_year;
m_mon = date.m_mon;
m_day = date.m_day;
str = new char[64];
sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", m_year,m_mon,m_day);code>
cout << "Calling Copy Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}
// 析构函数定义
CDate::~CDate()
{
cout << "Calling Destructor" << ", this=" << this <<endl;
delete [] str;
}
int main()
{
CDate date_1(2024,06,05);
CDate date_2 = date_1;// 调用date_2的拷贝构造函数
date_1.show();
date_2.show();
return 0;
}
运行结果如下，添加拷贝构造函数后，运行不会报错，因为拷贝构造函数中重新new了内存：
🎄三、使用 拷贝构造函数
为了使用 拷贝构造函数，我们必须清楚 拷贝构造函数 在什么情况下会被调用，然后再根据自己设计的类是否需要深拷贝来决定怎样定义该类的 拷贝构造函数。
会调用拷贝构造函数的几种情况：
使用同类型的对象去初始化另一个对象时。
如下代码，使用了 date_1 初始化 date_2：
<code>CDate date_1(2024,06,05);
CDate date_2 = date_1;// 调用date_2的拷贝构造函数
将一个对象作为实参传递给一个非引用类型的形参。
void printDate(CDate date)
{
date.show();
}
...
printDate(date_2);// 实参传值到形参，调用拷贝构造函数
从一个返冋类型为非引用类型的函数返回一个对象。
CDate g_date(2024,06,06);;
CDate getDate()
{
return g_date;// 3、返回对象时，调用拷贝构造函数
}
下面例子演示了调用拷贝构造函数的这三种场景：
// g++ 11_Copy_Constructor_Date.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
class CDate
{
public:
CDate(int year, int mon, int day);// 构造函数声明
CDate(const CDate& date);// 拷贝构造函数声明
~CDate();// 析构函数声明
void show()
{
//cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;
cout << "Date: " << str << endl;
}
private:
int m_year;
int m_mon;
int m_day;
char *str;
};
// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{
m_year = year;
m_mon = mon;
m_day = day;
str = new char[64];
sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", year,mon,day);
cout << "Calling Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}
// 拷贝构造函数定义
CDate::CDate(const CDate& date)
{
m_year = date.m_year;
m_mon = date.m_mon;
m_day = date.m_day;
str = new char[64];
sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", m_year,m_mon,m_day);code>
cout << "Calling Copy Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}
// 析构函数定义
CDate::~CDate()
{
cout << "Calling Destructor" << ", this=" << this <<endl;
delete [] str;
}
void printDate(CDate date)
{
date.show();
}
CDate g_date(2024,06,06);;
CDate getDate()
{
return g_date;// 3、返回对象时，调用拷贝构造函数
}
int main()
{
CDate date_1(2024,06,05);
CDate date_2 = date_1;// 1、调用date_2的拷贝构造函数
date_1.show();
date_2.show();
cout << endl;
printDate(date_2);// 2、实参传值到形参，调用拷贝构造函数
cout << endl;
getDate();
cout << endl;
return 0;
}
运行结果：
🎄四、默认的 拷贝构造函数
如果没有为一个类定义拷贝构造函数，则编译器会合成一个“默认拷贝构造函数”。
默认的拷贝构造函数会逐个复制非静态成员（ 成员复制也称为浅复制）的值到正在创建的对象中。根据成员类型有下面几种情况：
1、如果成员是内置类型，则直接复制；
2、如果成员本身就是类对象，则将使用这个类的拷贝构造函数来复制类对象；
3、如果成员是数组，默认的拷贝构造函数会逐元素地拷贝一个数组类型的成员。
🎄五、总结
👉本文介绍C++的拷贝构造函数，为什么需要拷贝构造函数，什么是拷贝构造函数，怎么使用拷贝构造函数，默认拷贝构造函数。
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