C++拷贝构造函数

    xiaoxiao2021-03-25  72

    1.什么是拷贝构造函数

     

    注意:这两个构造函数和我们自己定义的构造函数都是构成重载的关系,都是用来初始化我们创建的对象的,构成重载,一个执行都不会再执行另外的。不要觉得拷贝构造就不是构造函数。

     

    当用一个同类对象初始化另一个一个同类的新对象时,调用的自然是拷贝构造函数。一个类如果没有定义拷贝构造函数,编译器自动会产生一个拷贝构造函数,内容是逐个复制对应的成员。

     

       这一般能满足程序的要求。但如果其中有指针成员指向动态存储器时,两个对象的指针成员都会指向相同的地方,两个对象释放时都会delete这块动态存储器从而导致错误。要避免这个问题,需要自己写拷贝构造函数,让每个对象的指针成员各自指向一片动态存储器,把旧对象动态中的数据复制过去即可。拷贝构造函数也属于构造函数,函数名也是类名,参数是本类对象的引用。

    注意初始化是这个对象正在创建,这个时候用的是拷贝构造函数。

    而赋值说明这个对象已经存在了,这个时候是赋值运算符重载。

     

     

    下面看一个类对象拷贝的简单例子。

    #include <iostream>  

    using namespace std;    

    class CExample {  

    private:  

        int a;  

    public:  

          //构造函数  

        CExample(int b)  

        { a = b;}    

          //一般函数  

        void Show ()  

        {  

            cout<<a<<endl;  

          }  

    };   

        CExample A(100);  

        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  

         B.Show ();  

    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。

     

    #include <iostream>  

    using namespace std;  

      

    class CExample {  

    private:  

        int a;  

    public:  

        //构造函数  

        CExample(int b)  

        { a = b;}  

          

        //拷贝构造函数  

        CExample(const CExample& C)  

        {  

            a = C.a;  

        }  

        //一般函数  

        void Show ()  

        {  

            cout<<a<<endl;  

        }  

    };  

      

    int main()  

    {  

        CExample A(100);  

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

         B.Show ();  

        return 0;  

    }

     

    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。

     

     

    2.拷贝构造函数的调用时机

    C++中,下面三种对象需要调用拷贝构造函数C++对象模型中说的。

     

    1. 对象以值传递的方式传入函数参数

     

    class CExample  

    {  

    private:  

    int a;  

      

    public:  

    //构造函数  

    CExample(int b)  

    {  

      a = b;  

      cout<<"creat: "<<a<<endl;  

    }  

      

    //拷贝构造  

    CExample(const CExample& C)  

    {  

      a = C.a;  

      cout<<"copy"<<endl;  

    }  

      

    //析构函数  

    ~CExample()  

    {  

      cout<< "delete: "<<a<<endl;  

    }  

      

         void Show ()  

    {  

             cout<<a<<endl;  

         }  

    };  

      

    //全局函数,传入的是对象  

    void g_Fun(CExample C)  

    {  

    cout<<"test"<<endl;  

    }  

      

    int main()  

    {  

    CExample test(1);  

    //传入对象  

    g_Fun(test);  

      

    return 0;  

    }

     

    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).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

     

    class CExample  

    {  

    private:  

    int a;  

      

    public:  

    //构造函数  

    CExample(int b)  

    {  

      a = b;  

    }  

      

    //拷贝构造  

    CExample(const CExample& C)  

    {  

      a = C.a;  

      cout<<"copy"<<endl;  

    }  

      

         void Show ()  

         {  

             cout<<a<<endl;  

         }  

    };  

      

    //全局函数  

    CExample g_Fun()  

    {  

    CExample temp(0);  

    return temp;  

    }  

      

    int main()  

    {  

    g_Fun();  

    return 0;  

    }

     

    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). 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。

     

    3.浅拷贝和深拷贝

     

    1. 默认拷贝构造函数-计数类的对象

     

    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:

     

     

    class Rect  

    {  

    public:  

        Rect()      // 构造函数,计数器加1  

        {  

            count++;  

        }  

        ~Rect()     // 析构函数,计数器减1  

        {  

            count--;  

        }  

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

        {  

            return count;  

        }  

     

    private:  

        int width;  

        int height;  

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

    };  

      

    int Rect::count = 0;        // 初始化计数器  

      

    int main()  

    {  

        Rect rect1;  

        cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;  

      

        Rect rect2(rect1);     // 使用rect1拷贝构造初始化rect2,此时有两个对象  

         cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;  

      

        return 0;  

    }

     

    注意:类的静态成员变量,不占类的对象的内存,类Rect的对象只占8个字节,没有成员时占1个字节。

    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,因为我们在创建rect2的时候调用的是拷贝构造函数;来初始化对象rect2的,再拷贝构造函数中不会对静态成员做处理,因为静态成员是所有类共有,不需要赋值给某个对象,不占对象的内存。是在类外进行全局初始化的,不需要在对象创建ed时候初始化。所以用这种方法构造rect2的时候,count没有++.

     

    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:

     

    class Rect  

    {  

    public:  

        Rect()      // 构造函数,计数器加1  

        {  

            count++;  

        }  

        Rect(const Rect& r)   // 自己写拷贝构造函数   操作静态变量  

        {  

            width = r.width;  

            height = r.height;  

            count++;          // 计数器加1  

        }  

        ~Rect()     // 析构函数,计数器减1  

        {  

            count--;  

        }  

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

        {  

            return count;  

        }  

    private:  

        int width;  

        int height;  

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

    };

    int Rect::count = 0;        // 初始化计数器  

     

     

     

    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:

     

    class Rect  

    {  

    public:  

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

        {  

            p = new int(100);  

        }  

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

        {  

            if(p != NULL)  

            {  

                delete p;  

            }  

        }  

    private:  

        int width;  

        int height;  

        int *p;     // 一指针成员  

    };  

      

    int main()  

    {  

        Rect rect1;  

        Rect rect2(rect1);   // 复制对象  

        return 0;  

    }

     

    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

     

    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:

     

    class Rect  

    {  

    public:  

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

        {  

            p = new int(100);  

        }  

        Rect(const Rect& r)  

        {  

            width = r.width;  

            height = r.height;  

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

            *p = *(r.p);  

        }  

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

        {  

            if(p != NULL)  

            {  

                delete p;  

            }  

        }  

    private:  

        int width;  

        int height;  

        int *p;     // 一指针成员  

    };

     

    此时,在完成对象的复制后,内存的一个大致情况如下:

     

    此时rect1prect2p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。

     

    // 防止按值传递  

    class CExample  

    {  

    private:  

        int a;  

      

    public:  

        //构造函数  

        CExample(int b)  

        {  

            a = b;  

            cout<<"creat: "<<a<<endl;  

        }  

      

    private:  

        //拷贝构造,只是声明  

        CExample(const CExample& C);  

      

    public:  

        ~CExample()  

        {  

            cout<< "delete: "<<a<<endl;  

        }  

      

        void Show ()  

        {  

            cout<<a<<endl;  

        }  

    };  

      

    //全局函数  

    void g_Fun(CExample C)  

    {  

        cout<<"test"<<endl;  

    }  

      

    int main()  

    {  

        CExample test(1);  

        //g_Fun(test); 按值传递将出错  因为拷贝构造函数私有 不能在类外部调用

          

        return 0;  

    }

     

     

    4.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?

     

    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&);            // 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 Xvolatile 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&)X::X(X&)由编译器根据上下文决定选择哪一个。

     

     

     

     

    5.拷贝构造函数与虚函数

    前面讨论的浅拷贝,当用同类对象初始化同类对象时,调用的就是拷贝构造函数,这个时候默认合成的就是浅拷贝,也就是位逐次拷贝。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    转载请注明原文地址: https://ju.6miu.com/read-36690.html

    最新回复(0)