十、理解C++中的复制、复制构造函数

拷贝就是要复制数据，也就是复制内存。
当我们把一个对象或一段数据从一个地方拷贝到另一个地方，那这个对象或数据其实是有两个副本，而且这个过程还是需要时间和开销的。所以如果你只是想读取数据，那你就要尽量避免拷贝；如果你还需要修改已经存在的数据，而且还想保留源数据，此时才需要拷贝。总之就是要避免不必要的拷贝，因为这会浪费性能。所以从底层了解复制是如何运作的，才可以避免不必要的浪费，才能高效正确的编写C++代码。

本篇先讲什么是copy，然后手写一个字符串复制的类，揭开拷贝的本质，就是拷贝都做了什么工作，并从中引出什么是浅拷贝、深拷贝。然后再从深拷贝引出复制构造函数，最后总结什么时候该拷贝什么时候不需要拷贝，不需要拷贝时如何阻止或者减少拷贝，让你的程序运行更快。因为有些拷贝不仅仅是复制点数据、浪费几个cpu周期，而是彻头彻尾的不需要。

1、展示三个copy的例子：

可见除了引用外，只要你是赋值=号就基本上就是copy了。

2、自己手动写一个字符串复制的类，看看copy是如何实现的：

从上图可见，我们实现copy就是一个个字符的拷贝，把常量区的字符串复制一份到堆中。下面我再以打断点的方式，看看是不是内存中确实是“liyuanyuan”和"LiyuanyuanE"是分别存储在两个地方：

此处的内容如果还有疑问，可参考 【C++】深度理解C++数据类型：常量、变量、数组、字符串、指针、函数_c++ 字符串常量-CSDN博客 中的字符串字面量部分，你会更加清晰。

3、浅拷贝、深拷贝
但是上图的代码是初始化一个对象a，如果我们用=号赋值一个对象呢？就是用=号能不能复制一个对象b？如下图所示我这样写main函数： 

很不幸，当我们用=号复制时，就出现了崩溃！
为什么会出现上面的异常？那是因为，当我们把对象a赋值给对象b时(上图A处)，对象a的其实不是"liyuanyuanE"这个字符串数组本身。对象a只是{p, m_size}，就是对象a在内存中存储的是一个指针p和一个unsigned int类型的m_size。所以我们A处其实就是把p和m_size拷贝给了b。也所以打印b其实打印的是b.p,而a的p和b的p的值都一样，都是指向堆上的同一块儿内存。也所以当b修改了第一个元素为L,a打印出来其第一个元素也被修改了。也所以当代码执行到B处，先释放对象b时，就已经调用了析构函数删除了堆上的字符串数组了，再释放对象a时，又得调用析构函数，此时a中的p的值指向的堆内存已经被标记为free状态了,你再调析构函数free那块内存就没法free了，于是报了_UNKOWN_BLOCK。

从这个崩溃中我们可以看出：除了引用赋值，其他赋值我们都可以称为复制，但是有的是复制本体，比如对象a就是真真切切把常量区的字符串复制了一份到堆区；而有的则是复制了一个指向这个对象的指针！，比如对象b复制的不是a的堆中的字符串数组，而是栈中的a的本体：一个指针p一个无符号整型m_size。所以，我们称a的复制就是深拷贝；b的复制就是浅拷贝。二者都是拷贝，但是一个拷贝了本体，一个拷贝了指向本体的指针，而没有拷贝指针指向的内容。

那如何让上面的b也真真切切的拷贝一份字符串而非一个指向字符串的指针呢？你可以依然用函数或者方法去写，让b也返回的是一个新字符串，但是这里我们不介绍这种方法，我们介绍另外一种方法：如何写复制构造函数。

4、复制构造函数
复制构造函数也是一个构造函数，当你复制第二个字符串时，它会被重载。当你把一个字符串赋值给另一个字符串对象时，就是当你试图创建一个新的变量并给它分配另一个同类型变量时，你复制这个变量时，就会自动调用拷贝构造函数。C++默认情况下会为我们提供一个复制构造函数，但是这里我们先自己手动写一个简易版的，看看它是怎么运行的。
ps，此时你明白了我为何不用C++自带的string库了嘛，因为如果我使用了，很多东西就被在我们看不见的地方自动化执行了，我们就看不到事物的本来面貌了。

至此，我们的程序就正常工作了，不会出现a,b互相影响的情况，也不会出现程序崩溃的现象，程序成功终止。

5、想复制就复制吗？
当我们把上面的代码中的cout全部用一个函数代替时：

可见，不是任何时候我们都需要拷贝的，上例中的func函数，调用了3次，就拷贝了3次参数，调用完毕还得销毁，所以也销毁了3次。要知道每次拷贝都是要在堆上另辟一块内存，一个个字符逐个写入的。而func仅仅是读一下打印出来，然后还得销毁。这岂不是非常浪费吗？完全没必要这样做啊！我们可以这样做：

上面的做法就是想告诉我们always alwayst一定要通过const引用去传递对象。因为在基础使用中，const引用更好。即使你在函数内部想复制参数，那你就在函数内部复制，不需要到处复制，到处复制会拖慢你的程序。