C++的拷贝构造函数

拷贝构造函数

一、为什么用拷贝构造

日期类传值（这里是浅拷贝）

#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:Date(int year=1, int month=1, int day=1) {_year = year;_month = month;_day = day;}void Print() {cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year ;int _month ;int _day ;
};
int main() {Date d1;d1.Print();return 0;
}

运行后：

这里进行了传值的拷贝，形参传给实参，进行了值拷贝，也就是浅拷贝，所以并没有出现问题。

但是栈类的结构浅拷贝会出现问题

#include<iostream>
using namespace std;class Stack{public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");}_capacity = capacity;_top = 0;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_capacity = _top = 0;_a = nullptr;}private:int* _a;int _capacity;int _top;};
int main() {Stack st1;Stack st2(st1);return 0;
}

运行后会变成

从上面我们可以看出程序崩溃了，这是为什么呢？
原因在于我们的栈的结构体类型中有一个指针来指向下一个结构体，当我们进行浅拷贝的时候会将这个地址也拷贝过去，但是我们的c++会自动调用析构函数，那么析构函数就被调用了两次，从上面的图中我们也可以看出来析构函数被调用了两次，所以程序崩溃了。

那么如何解决这个问题呢，我们的C++祖师爷，就定义了一个拷贝构造函数 来解决这个问题。

二、拷贝构造函数

1、概念

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。

2、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

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。

下面写一个拷贝构造函数重新进行运行：

#include<iostream>
using namespace std;class Stack{public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);//要重新开辟空间if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");}_capacity = capacity;_top = 0;}//拷贝构造函数Stack(const Stack& stt ) {_a = (int*)malloc(sizeof(int) * stt._capacity);if (_a == nullptr) {perror("malloc");exit(-1);}memcpy(_a, stt._a, sizeof(int) * stt._top);_capacity = stt._capacity;_top = stt._top;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_capacity = _top = 0;_a = nullptr;}private:int* _a;int _capacity;int _top;};
void Func(Stack stt) {//....
}
int main() {Stack st1;Func(st1);return 0;
}

就会发现是正常运行，如下

		//拷贝构造函数Stack(const Stack& stt ) {_a = (int*)malloc(sizeof(int) * stt._capacity);if (_a == nullptr) {perror("malloc");exit(-1);}memcpy(_a, stt._a, sizeof(int) * stt._top);_capacity = stt._capacity;_top = stt._top;}

通过拷贝构造函数我们可以看出，是重新开辟了一块空间进行拷贝构造，而且我们使用了引用（&）。那么为什么要用引用呢？
下面我们用日期类函数进行演示：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:Date(int year=1, int month=1, int day=1) {_year = year;_month = month;_day = day;}//错误的拷贝构造函数Date(Date d) {_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}void Print() {cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year ;int _month ;int _day ;
};
int main() {Date d1;d1.Print();Date d2(d1);d2.Print();return 0;
}

我们会发现代码没有办法运行，进行下面的报错

这是由于当我们d2要对d1进行拷贝构造时发生了以下过程：
规定传值传参都要去调用拷贝构造函数那么，中间就还有临时变量要创建和拷贝，这样一环套一环没有终点。如下：

综上，所以我们要用引用，直接将d1赋值给d，如下所示：

#include<iostream>
using namespace std;
class Date {
public:Date(int year=1, int month=1, int day=1) {_year = year;_month = month;_day = day;}//正确的拷贝构造函数Date(Date& d) {_year = d._year;_month = d._month;_day = d._day;}void Print() {cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;}
private:int _year ;int _month ;int _day ;
};
int main() {Date d1;d1.Print();Date d2(d1);d2.Print();return 0;
}

3. 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。

默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。
注意：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写的，否则就是浅拷贝。

所以其实日期类是不用进行我们自己写拷贝构造函数的，因为日期类浅拷贝就够用了，我在上面用日期类进行举例是为了方便我们理解。拷贝构造还是主要用在我开始写的栈类型的程序上。

#include<iostream>
using namespace std;class Stack{public:Stack(size_t capacity = 3){cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);//要重新开辟空间if (nullptr == _a){perror("malloc申请空间失败!!!");}_capacity = capacity;_top = 0;}//拷贝构造函数Stack(const Stack& stt ) {_a = (int*)malloc(sizeof(int) * stt._capacity);if (_a == nullptr) {perror("malloc");exit(-1);}memcpy(_a, stt._a, sizeof(int) * stt._top);_capacity = stt._capacity;_top = stt._top;}~Stack(){cout << "~Stack()" << endl;free(_a);_capacity = _top = 0;_a = nullptr;}private:int* _a;int _capacity;int _top;};
void Func(Stack stt) {//....
}
int main() {Stack st1;Func(st1);Stack st2(st1);return 0;
}

通过调试上述代码我们发现，它们_a的地址不同，但是_capacity、_top的值是相同的，成功完成了拷贝构造。

运行后的结果如下：

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