C++:拷贝构造函数，深拷贝，浅拷贝

news2024/10/5 15:00:05

一.什么是拷贝构造函数？

同一个类的对象在内存中有完全相同的结构，如果作为一个整体进行复制（拷贝）是完全可行的。这个拷贝过程只需要拷贝数据成员，而函数成员是共用的（只有一份拷贝）。在建立对象时可用同一类的另一个对象来初始化该对象的存储空间，这时所用的构造函数称为拷贝构造函数。拷贝构造函数也是构造函数的一种，只是与构造函数的形参不同。
示例：

//拷贝构造函数
class Complex
{
private:
	int real;
	int image;
public:
	Complex():real(0), image(0)  //缺省的构造函数
	{
		cout << "Create Complex:()"  << endl;
	}           
	Complex(int r, int i) :real(r), image(i)   //带参数的构造函数
	{
		cout << "Create Complex(int,int) " << endl;
	}
	~Complex()
	{
		cout << "Destroy Complex: "  << endl;
	}
	//不加引用&，则会变为无穷递归的形式，设置成值类型，必须要构建对象，而设计成引用，只是当前对象的别名
	Complex(const Complex& com) :real(com.real), image(com.image)           //拷贝构造函数  形参必须是引用
	{                                         //为了防止拷贝构造过程中改变cb对象 加const
		//real = com.real;
		//Complex cc(cb);  -> Complex(&cc,cb); 
		cout << "Copy Create Complex(const Complex&)" << this << endl;
	}
};

void fun(Complex cs)
{
}

int main()
{
	Complex ca;
	Complex cb(1,2);//用c1初始化c2
	Complex cc(cb);     //用一个对象初始化另一个对象时 调动拷贝构造
	fun(ca);

	return 0;
}

调试结果：

运行结果：

二.什么情况下使用拷贝构造函数？

一般来说有以下三种情况：

用旧对象去初始化新对象
值传递—参数是类类型的值类型，从实参传递给形参的过程，是用实参去构造形参
函数返回值是值类型–用局部对象去构造临时对象调用拷贝构造

class Person
{
public:
    //无参（默认）构造函数
    Person() {
        cout << "Person的默认构造函数调用!" << endl;
    }
    Person(int age) {
        cout << "Person有参构造函数调用!" << endl;
        m_Age = age;
    }
    Person(const Person& p) {
        cout << "Person拷贝构造函数调用!" << endl;
        m_Age = p.m_Age;
    }
    ~Person() {
        cout << "Person的析构函数调用!" << endl;
    }
public:
    int m_Age;
};

//1 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01()
{
    Person p1(20);  //创建一个新对象p1
    Person p2(p1);  //拷贝 把p1的全部拷贝过来

    cout << "P2的年龄为： " <<p2.m_Age<< endl;
}

//2 值传递的方式给函数参数传值
void doWork(Person p)
{
        //值传递相当于Person p = p拷贝构造函数隐式写法
}


void test02()
{
    Person p;
    doWork(p);
}


//3 以值方式返回局部对象

Person doWork2()
{
    Person p1;
    cout << (int*)&p1 << endl;
    return p1;
}
void test03()
{
    Person p = doWork2();
}


int main()
{
    test01();
    test02();

    test03();
    return 0;

}

三.使用拷贝构造函数需要注意什么？

拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
拷贝构造函数的参数只有一个且必须使用引用传参，使用传值方式会引发无穷递归调用。
若未显示定义，系统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，称为:位拷贝。

练习1：写拷贝构造函数

//写拷贝构造函数
class CGoods
{
private:
	enum { LEN=20 };   //枚举型是常量    
	char Name[LEN];     //20
	int Amount;
	float Price;
	float Total_value;         //32
public:
	CGoods() :Name{}, Amount{}, Price{}, Total_value{} //无参构造函数
	{

	}
	CGoods(const char* name, int amount, float price)
	{
		strcpy_s(Name, LEN, name);
		Amount = amount;
		Price = price;
		Total_value = Amount * Price;
	}


};


int main()
{
	CGoods book("C++", 10, 128.0f);
	CGoods bx(book);   //没有写 系统提供一个缺省的拷贝构造函数 按位拷贝
	return 0;
}

运行结果：

写入拷贝构造函数：

//写拷贝构造函数
class CGoods
{
private:
	enum { LEN=20 };   //枚举型是常量    
	char Name[LEN];     //20
	int Amount;
	float Price;
	float Total_value;         //32
public:
	CGoods() :Name{}, Amount{}, Price{}, Total_value{} //无参构造函数
	{

	}
	CGoods(const char* name, int amount, float price)
	{
		strcpy_s(Name, LEN, name);
		Amount = amount;
		Price = price;
		Total_value = Amount * Price;
	}

	CGoods(const CGoods& c)   //浅拷贝
	{
		strcpy_s(Name, LEN, c.Name);
		Amount = c.Amount;
		Price = c.Price;
		Total_value = c.Total_value;
		cout << "Copy CGoods(const CGoods&): " << this << endl;
	}
};

int main()
{
	CGoods book("C++", 10, 128.0f);
	CGoods bx(book);   //没有写 系统提供一个缺省的拷贝构造函数 按位拷贝
	return 0;
}

练习2：写拷贝构造函数

当函数的返回值是类对象
当函数的返回值是类对象，函数执行完成返回调用者时使用。理由也是要建立一个临时对象中，再返回调用者。
因为局部对象在离开建立它的函数时就消亡了，不可能在返回调用函数后继续生存，所以在处理这种情况时，编译系统会在调用函数的表达式中创建一个无名临时对象，该临时对象的生存周期只在函数调用处的表达式中。
所谓return 对象，实际上是调用拷贝构造函数把该对象的值拷入临时对象空间。如果返回的是变量，处理过程类似，只是不调用构造函数。

四、深拷贝和浅拷贝：

拷贝构造函数是一个重载的构造函数，由编写类的程序员提供。每当对象被复制时，编译器都将调用复制构造函数。

先写一个普通构造函数，析构函数：

class Person {
public:
    Person() 
    {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数
    Person(int age)
    {
        m_Age = age;
        cout << "有参构造函数!" << endl;
  
    }
    //析构函数
    ~Person()
    {
        cout << "析构函数!" << endl;
    }
    int m_Age;    //年龄
};

void test01()
{
    Person p1(18);
    cout << "p1的年龄： " << p1.m_Age<<endl;
}


int main()
{
    test01();
}

运行结果：

浅拷贝：简单的赋值拷贝操作

深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

#include <iostream>
using namespace std;


class Person {
public:
    Person() 
    {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数
    Person(int age, int height)
    {
        m_Age = age; 
        m_Height = new int(height);
        cout << "有参构造函数!" << endl;
    }

    //自己实现拷贝构造函数，解决浅拷贝带来的问题
    Person(const Person& p)
    {
        cout<< "拷贝构造函数!" << endl;

        //如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
        m_Age = p.m_Age;
       // m_height = new int(*p.m_height);  编译器默认实现就是这行代码
        
        //深拷贝操作
        m_Height=new int(*p.m_Height);
    }

    //析构函数
    ~Person()
    {
        //析构代码，将堆区开辟的数据做释放操作
        if (m_Height != NULL)
        {
            delete m_Height;
            m_Height = NULL;
        }
        cout << "析构函数!" << endl;

    }
    int m_Age;       //年龄
    int* m_Height;   //身高    开辟到堆区
};

void test01()
{
    Person p1(18,160);
    cout << "p1的年龄： " << p1.m_Age<< " 身高： " << *p1.m_Height << endl;

    Person p2(p1);//调用拷贝构造函数   编译器做了一个浅拷贝的工作
    cout << "p2的年龄： " << p2.m_Age << " 身高： " << *p2.m_Height << endl;
}


int main()
{
    test01();
}

运行结果：