【C++程序员的自我修炼】拷贝构造函数

心存希冀

追光而遇目有繁星

沐光而行

目录

拷贝构造函数概念

拷贝构造的特征

无穷递归的解释

浅拷贝

总结：

深拷贝

拷贝构造函数典型调用场景

总结

契子✨

在生活中总有很多琐事，不做不行做了又怕麻烦，有时候想要是有个和自己一模一样的人就好了

可以帮我上早读晚修~

就像以上的两个安妮娅一样，可以一个上学一个宅在家看电视

那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？

答曰 ~ 当然可以，你在现实中办不到了事情，C++都可以帮你做到，不管是对象还是 -- 分身💞

拷贝构造函数概念

⭐ 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

简单来说就是： 使用同类型的对象拷贝初始化

为了能让各位老铁更清楚的认识 拷贝构造函数 的概念，我们先小小的举个栗子~

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;

class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 4, int day = 13)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void Print()
	{
		cout << " year = " << _year << " month = " << _month << " day = " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1(2024, 4, 14);
	d1.Print();
	Date d2(d1);
	d2.Print();
	return 0;
}

Date d2(d1);

以上是拷贝构造的一种写法，以下提供另一种写法跟赋值很像

Date d2 = d1;

我们发现此时的 d2 已经具备了 d1 的所有特征

拷贝构造的特征

我们来总结一下拷贝构造的特点：

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

为什么会引发 无穷递归 呢？

我们来看

无穷递归的解释

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;

class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 4, int day = 13)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	Date(const Date& d)
	{
		cout << "Date(const Date & d)" << endl;
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void Print()
	{
		cout << "year = " << _year << " month = " << _month << " day = " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

void Fun(Date d)
{
	d.Print();
}

int main()
{
	Date d1(2024, 4, 15);
	Fun(d1);
	return 0;
}

我们发现在上面这段程序中竟然发生了 拷贝构造

调用 Fun 得先传参而拷贝构造也是在传参中触发的

总结：

⭐自定义类型对象传值传参要调用拷贝构造来完成

那么有没有什么方法有不调用拷贝构造呢？还真有而且有两种

传指针

void Fun(Date* d)
{
	d->Print();
}
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 15);
	Fun(&d1);
	return 0;
}

为什么传指针就可以呢？

因为此时传的是 d1 的地址，内置类型相当于我把地址拷贝给你

但是可以归可以，但是这样做了的话，就已经不叫拷贝构造函数了，而就是一个以指针变量为形参的构造函数

传引用

void Fun(Date& d)
{
	d.Print();
}
int main()
{
	Date d1(2024, 4, 15);
	Fun(d1);
	return 0;
}

这里相当于给 d1 取了别名 d ，实际还是那块地址空间

我们画个图来理解一下：

步骤：

<1>当一个对象以值方式传递时，编译器会生成代码调用它的拷贝构造函数生成一个复本

<2>当我们以传值的方式传递时，我们给出一个类实例的实参，然后我们都知道我们会得到一个一样的形参

<3>创建这个形参时，编译器会自动调用类的拷贝构造函数来完成，于是在调用创建形参的拷贝函数时，又需要再次创建另外的形参，于是就一直循环下去

浅拷贝

⭐ 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

简单来说就是：不写拷贝构造编译器自动提供的就叫浅拷贝

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;

class Date
{
public:
	Date(int year = 2024, int month = 4, int day = 13)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	void Print()
	{
		cout << "year = " << _year << " month = " << _month << " day = " << _day << endl;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1(2024, 4, 15);
	Date d2(d1);
	d2.Print();
	return 0;
}

这个不写拷贝构造函数依然可以实现我们的拷贝构造~

⭐注意：

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

既然那么爽不写也能用，那么我还写拷贝构造干嘛呢？？？

我们来看（这其实有局限性）~ 举个例子 -- 栈

错误示范

#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<cstdlib>
using std::cout;
using std::endl;
using StackDataUsing = int;
class Stack
{
public:
	Stack(int n);
	~Stack();
	void push(StackDataUsing x);
	StackDataUsing Top();
	void Pop();
	bool Empty();
private:
	StackDataUsing* data;
	int top;
	int capacity;
};

Stack::Stack(int n = 4)
{
	StackDataUsing* newNode = new StackDataUsing[n];
	if (newNode == nullptr)
	{
		perror("new1");
		exit(-1);
	}
	data = newNode;
	capacity = n;
	top = 0;
}

Stack::~Stack()
{
	free(data);
	data = nullptr;
	top = capacity = 0;
}

void Stack::push(StackDataUsing x)
{
	if (capacity == top)
	{
		StackDataUsing* newNode = new StackDataUsing[2 * capacity];
		if (newNode == NULL)
		{
			perror("new2");
			exit(-1);
		}
		data = newNode;
		capacity *= 2;
	}
	data[top++] = x;
}

StackDataUsing Stack::Top()
{
	return data[top - 1];
}
void Stack::Pop()
{
	assert(top > 0);
	top--;
}
bool Stack::Empty()
{
	return top == 0;
}

int main()
{
	Stack st1;
	st1.push(1);
	st1.push(2);
	st1.push(3);
	Stack st2(st1);
	return 0;
}

我们想拷贝栈中 st1 的元素能成功吗

我们从监视的角度看，好像看起来已经成功了 st1 所有的特性都对的上

但是~

不知道各位老铁有没有发现他们的空间是完全一样的

🌤️报了个完美的错误！！！

浅拷贝，也就是值拷贝是一个字节一个字节的拷贝，但是涉及到资源申请时，还需要慎重考虑

⭐举个栗子：

C语言中结构体传参都是传地址，一旦是传值传参，就是浅拷贝，有可能会出现 bug ，因为如果传了 malloc 开辟的地址，结构体传过来修改了，就可能改了原来的结构体。这是C语言的 bug

栈也是这样~

我们的 top、capacity 这样拷贝没问题，但是问题出在了 data 上，因为这里是指针也就是说将 st1 中 data 所指向的空间地址拷贝给了 st2 ，它们两的 data 指向同一块空间，程序结束后自然要析构的，这样就导致对同一块空间析构了两次，致使程序报错

总结：

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

深拷贝

那么以上栈的代码该怎么拷贝构造呢？

C++的命名风格很独特~有浅拷贝自然就有深拷贝，涉及资源申请的拷贝都要用深拷贝

先做个小总结：

浅拷贝	只是复制了对象的引用地址，两个对象指向同一个内存地址，所以修改其中任意的值，另一个值都会随之变化
深拷贝	开辟和原来一样大的空间，并将对象及值复制过来，两个对象修改其中任意的值另一个值不会改变

栈的深拷贝写法：

Stack(const  Stack& st)
{
	data = (StackDataUsing*)malloc(sizeof(StackDataUsing) * st.capacity);
	if (data == nullptr)
	{
		perror("malloc");
		return;
	}
	memcpy(data, st.data, sizeof(StackDataUsing) * st.top);
	top = st.top;
	capacity = st.capacity;
}

这样就没有任何报错了~我们来看是两个不同的空间哎！！！

这也就证明了深拷贝就是：开辟和原来一样大的空间，并将对象及值复制过来，两个对象修改其中任意的值另一个值不会改变

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;
}