拷贝构造函数详解

• 1.概念与特征
• 2.浅拷贝
• 3.深拷贝
• 4.拷贝构造函数典型调用场景：

• 构造函数：主要完成初始化工作
• 析构函数：主要完成资源的清理工作
• 拷贝构造函数：主要用于使用同类对象初始化创建对象
• 赋值运算符重载：主要是把一个对象赋值给另一个对象
• 普通对象取地址重载
• const对象取地址重载（取地址重载很少会自己实现）

本篇文章，我们来学习拷贝构造函数。

1.概念与特征

概念：

若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。拷贝构造函数只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。

特征：

拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
2. 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。

class Date
{
public:Date(int year = 1900, 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;Date d2(d1);return 0;
}

2.浅拷贝

默认的拷贝构造函数对象按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。

class Time
{
public:Time(){_hour = 1;_minute = 1;_second = 1;}Time(const Time& t){_hour = t._hour;_minute = t._minute;_second = t._second;cout << "调用了Time类的拷贝构造函数" << endl;}private:int _hour;int _minute;int _second;
};class Date
{
private:// 基本类型(内置类型)int _year = 1970;int _month = 1;int _day = 1;// 自定义类型Time _t;
};
int main()
{Date d1;// 用已经存在的d1拷贝构造d2，此处会调用Date类的拷贝构造函数// 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数，则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构造函数Date d2(d1);return 0;
}

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。

3.深拷贝

编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝（浅拷贝）了，还需要自己显式实现吗？当然像日期
类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？

typedef int DataType;
class Stack
{
public:Stack(size_t capacity = 10){DateType* _array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));if (nullptr == _array){perror("malloc申请空间失败");return;}_size = 0;_capacity = capacity;}void Push(const DataType& data){// CheckCapacity();_array[_size] = data;_size++;}~Stack(){if (_array){free(_array);_array = nullptr;_capacity = 0;_size = 0;}}
private:DataType* _array;size_t _size;size_t _capacity;
};
int main()
{Stack s1;s1.Push(1);s1.Push(2);s1.Push(3);s1.Push(4);Stack s2(s1);return 0;
}

默认生成的拷贝构造函数对内置类型的处理和自定义类型的处理是不同的。

对自定义类型的成员，会去调用该成员的拷贝构造

对于内置类型的成员会完成浅拷贝（值拷贝，按字节拷贝），但是浅拷贝存在着很严重的问题，如果内置类型成员有指针（涉及对资源的管理），那么在浅拷贝的时候相当于把地址也按字节复制过去了，此时两个对象的指针就会指向同一块空间，这时，修改这片空间的数据就会相互影响，且这块空间析构时会释放两次，程序会崩溃。

为了解决浅拷贝的这个问题，我们需要自己实现拷贝构造函数来完成深拷贝。

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自己写的，以完成深拷贝，否则就是浅拷贝，不仅在修改数据时会相互影响，还会导致重复释放，会造成程序崩溃。

4.拷贝构造函数典型调用场景：

• 使用已存在对象创建新对象
• 函数参数类型为类类型对象
• 函数返回值类型为类类型对象

class Date
{
public:Date(int year, int minute, int day){cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;}Date(const Date& d){cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;}~Date(){cout << "~Date():" << this << endl;}
private:int _year;int _month;int _day;
};
Date Test(Date d)
{Date temp(d);return temp;
}
int main()
{Date d1(2022, 1, 13);Test(d1);return 0;
}

为了提高程序效率，一般对象传参时，尽量使用引用类型，返回时根据实际场景，能用引用尽量使用引用。