C++实操 - 拷贝构造函数

什么是拷贝构造函数（copy constructor）？

拷贝构造函数是一个类或结构体的特殊构造函数，用于复制一个现有的实例。

一个类名为T的类的复制构造函数是一个非模板构造函数，其第一个参数是T&、const T&、volatile T&或const volatile T&，并且没有其他参数，或者其余参数都有默认值。

根据C++的标准，MyClass的拷贝构造函数（只能有一个）的声明必须是下面之一：

MyClass( const MyClass& other );

MyClass( MyClass& other );

MyClass( volatile const MyClass& other );

MyClass( volatile MyClass& other );

而下面这些构造函数并不是拷贝构造函数，尽管作用和拷贝构造函数类似：

MyClass( MyClass* other );

MyClass( const MyClass* other )

什么时候需要写一个拷贝构造函数？

首先，你应该明白，如果你不声明一个拷贝构造函数，编译器会隐含地给你生成一个默认的。

这个隐含的拷贝构造函数会对源对象进行成员式拷贝。

例如，给定一个类：

class MyClass {

int x;

char c;

std::string s;

};

编译器提供的拷贝构造函数完全等同于：

MyClass::MyClass( const MyClass& other ) :

x( other.x ), c( other.c ), s( other.s )

{}

在许多情况下，这已经足够了。然而，在某些情况下，仅成员式拷贝是不够的。

到目前为止，默认的拷贝构造函数不行的最常见的原因，是由于对象包含原始指针，需要对指针进行 "深度 "拷贝。

也就是说，你不希望拷贝指针本身；相反，你想拷贝指针的指向的东西。

为什么你需要进行 "深度 "拷贝？

这是因为通常实例拥有该指针，也就是说，实例负责对该指针调用删除命令进行内存释放，可能是在析构器或其他时刻。

如果两个对象最终在同一个非空指针上调用删除操作，就会导致堆损坏。

你很少会遇到不包含原始指针的类，所以默认的拷贝构造函数一般是不够的。

语法

class-name ( const class-name & ) (1)

class-name ( const class-name & ) = default; (2) (since C++11)

class-name ( const class-name & ) = delete; (3) (since C++11)

其中class-name是当前类的名字（或类模板的当前实例），或者，当在命名空间范围内或在友方声明中声明时，它必须是一个合格的类名。

上面三种情况说明：

1) 复制构造函数的典型声明。

2) 强制由编译器生成一个拷贝构造函数。这样用户无法再重载或定义自己的拷贝构造函数。

3) 避免隐式生成拷贝构造函数。

每当一个对象从另一个相同类型的对象初始化（通过直接初始化或复制初始化）时，就会调用拷贝构造函数（除非重载解析选择了更好的匹配或调用被省略）。

使用复制构造函数有三种情况：

a. 初始化: T a = b;或者T a(b);，其中b是T的类型。

b. 函数参数传递：f(a);，其中a是T类型的，f是void f(T t)。

c. 函数返回：返回a；在一个函数里面，比如T f()，其中a是T类型.

其中b的情况是，调用函数f时，会构造一个对象作为参数传递给函数。

c的情况是，函数返回一个对象时，也会构造一个对象，并返回。

我们来使用代码验证一下：

copyctor.cpp#include <cstdio>class A
{
public:A(const A& obj){printf("Copy ctor called.\n"); }A(){printf("Normal ctor called.\n");}};void parameterA(A a)
{}int main()
{A a;printf("===============\n");A b = a;printf("===============\n");A c(a);printf("===============\n");parameterA(a);}$ g++ -o copyctor copyctor.cpp
$ ./copyctor
Normal ctor called.
===============
Copy ctor called.
===============
Copy ctor called.
===============
Copy ctor called.

关于拷贝构造函数的参数

在拷贝构造函数的的声明中，其参数前面可以加const也可以不加。

比如：

MyClass( const MyClass& other );

MyClass( MyClass& other );

这两种声明方式都是可以的。

但最好加上const，因为这里使用的是引用参数，而在C++标准里规定非常量引用类型是不能引用临时变量的。

理解起来就是，你把临时对象作为引用传进来，如果不加const，那就会修改这个对象，但临时对象的生命周期管理会引起问题。

所以加上const的引用类型，来作为函数参数，才能将临时对象传进来。

并且拷贝构造函数，一般也不需要对源对象做修改。

那么临时对象是什么样的？

比如：

std::string("Hello!");

这就是一个没有名字的临时对象。

我们来写个代码体验一下：

#include <cstdio>#include <string>void printStringNoConst(std::string & s){printf("%s\n", s.c_str());}void printStringConst(const std::string & s){printf("%s\n", s.c_str());}int main(){std::string txt = "Hello!";printStringNoConst(std::string("123"));  // Compile error printStringConst(std::string("123"));  // OKstd::string hello( "Hello" );printStringNoConst(hello);  // OKprintStringConst(hello);  // OKreturn 0;}$ g++ -o test test.cpptest.cpp: In function ‘int main()’:test.cpp:19:27: error: cannot bind non-const lvalue reference of type ‘std::string&’ {aka ‘std::__cxx11::basic_string<char>&’} to an rvalue of type ‘std::string’ {aka ‘std::__cxx11::basic_string<char>’}19 |   printStringNoConst(std::string("123"));|                           ^~~~~~~~~~~~~test.cpp:5:39: note:   initializing argument 1 of ‘void printStringNoConst(std::string&)’5 | void printStringNoConst(std::string & s)

参考：

Copy constructors - cppreference.comhttps://en.cppreference.com/w/cpp/language/copy_constructor

Copy constructors, assignment operators, - C++ Articleshttp://www.cplusplus.com/articles/y8hv0pDG/

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