【C++指南】类和对象（四）:类的默认成员函数——全面剖析 ： 拷贝构造函数

引言

拷贝构造函数是C++中一个重要的特性，它允许一个对象通过另一个已创建好的同类型对象来初始化。 了解拷贝构造函数的概念、作用、特点、规则、默认行为以及如何自定义实现，对于编写健壮和高效的C++程序至关重要。

🍃概念

如果⼀个构造函数的第⼀个参数是自身类类型的引用，且任何额外的参数都有默认值，则此构造函数 也叫做拷贝构造函数。

拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，它接受一个同类型的对象的引用作为参数，用于初始化新创建的对象。

拷贝构造函数的声明通常如下：

ClassName(const ClassName& other);

其中，ClassName是类的名字，other 是传入的对象。 

🍃作用

拷贝构造函数的主要作用是实现对象的深拷贝或浅拷贝。

• 深拷贝：在内存中为对象分配新的空间，并复制源对象的所有成员（包括动态分配的内存）。
• 浅拷贝：仅复制对象的成员值，如果成员包含指针，则两个对象将共享相同的内存地址。

关于浅拷贝与深拷贝的详细内容可以参考文章：

【C++指南】C++中的浅拷贝与深拷贝：深入剖析-CSDN博客

🍃特点

• 自动调用：在对象通过另一个对象初始化时，拷贝构造函数会被自动调用。
• 参数传递：拷贝构造函数的参数是常量引用（const ClassName&），避免不必要的拷贝，同时防止对象在拷贝过程中被修改。

拷贝构造函数的参数必须是类类型对象的引用，而不是传值方式。主要是因为：

避免无限递归

如果拷贝构造函数的参数是传值方式，那么在调用拷贝构造函数时，编译器会尝试创建一个临时对象来传递给该函数。这个临时对象的创建又会调用拷贝构造函数，从而导致无限递归。最终，这会导致栈溢出和编译错误。

触发拷贝函数自动调用的情况：

1.对象初始化：

• 使用另一个同类型的对象来初始化一个新对象时。

MyClass obj1;  
MyClass obj2 = obj1;  // 调用拷贝构造函数

2.函数参数传递：

• 当一个对象作为值参数传递给函数时。

void func(MyClass obj) {  
    // 在这里，obj是通过拷贝构造函数创建的  
}  
MyClass obj1;  
func(obj1);  // 调用拷贝构造函数

3.函数返回值：

• 当一个函数返回一个对象（作为值）时，会调用拷贝构造函数来构造返回的对象。

MyClass func() {  
    MyClass obj;  
    return obj;  // 调用拷贝构造函数  
}

4.编译器生成的临时对象：

• 编译器在某些情况下会生成临时对象，例如，在表达式中计算中间结果时。

MyClass obj = MyClass();  // 这里的`MyClass()`创建了一个临时对象，然后调用拷贝构造函数赋值给obj

🍃规则

• 如果类中没有显式定义拷贝构造函数，编译器会提供一个默认的拷贝构造函数。
• 拷贝构造函数不能被声明为const，因为它需要修改（初始化）目标对象。
• 拷贝构造函数必须是可访问的，以便在需要时能够被调用。

🍃默认拷贝构造函数的行为

默认拷贝构造函数的行为是逐成员复制，对于基本类型成员，直接复制值，也就是浅拷贝；对于对象成员，调用其拷贝构造函数。

这种默认行为通常适用于不包含动态分配内存或资源管理（如文件句柄、网络连接等）的简单类。

🍃自定义实现拷贝构造函数

当类包含动态分配的内存、指针或需要管理的资源时，必须自定义拷贝构造函数来实现深拷贝，以避免浅拷贝带来的问题（如重复释放内存、数据不一致等）。

Tips：

如果⼀个类显式实现了析构并释放资源，那么他就 需要显式写拷贝构造，否则就不需要

以下是一个包含动态分配内存的类的示例，展示如何自定义拷贝构造函数：

#include <iostream>  
#include <cstring>  
  
class MyClass {  
private:  
    char* data;  
  
public:  
    // 默认构造函数  
    MyClass(const char* str = "") {  
        data = new char[strlen(str) + 1];  
        strcpy(data, str);  
    }  
  
    // 拷贝构造函数  
    MyClass(const MyClass& other) {  
        data = new char[strlen(other.data) + 1];  
        strcpy(data, other.data);  
    }  
  
    // 析构函数  
    ~MyClass() {  
        delete[] data;  
    }  
  
    // 打印数据  
    void print() const {  
        std::cout << data << std::endl;  
    }  
};  
  
int main() {  
    MyClass obj1("Hello");  
    MyClass obj2 = obj1; // 调用拷贝构造函数  
  
    obj1.print(); // 输出: Hello  
    obj2.print(); // 输出: Hello  
  
    return 0;  
}

在这个例子中，MyClass 包含一个指向字符数组的指针。自定义拷贝构造函数通过分配新的内存并复制字符串内容，实现了深拷贝。析构函数负责释放动态分配的内存，防止内存泄漏。

🍃总结

• 拷贝构造函数是C++中用于通过另一个对象初始化新对象的特殊构造函数。
• 它接受一个同类型的常量引用作为参数。
• 如果没有显式定义，编译器会提供一个默认的拷贝构造函数，逐成员复制对象。
• 自定义拷贝构造函数通常用于实现深拷贝，以避免浅拷贝带来的问题。
• 编写拷贝构造函数时，需要特别注意动态分配的内存和需要管理的资源，确保正确复制和释放。

通过理解和应用拷贝构造函数，可以编写出更加健壮和高效的C++程序。