C++超详细讲解拷贝构造函数

什么是拷贝构造函数

C++中的拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，用于关于同类对象进行复制初始化。当使用一个对象去初始化另一个同类对象时，就会调用拷贝构造函数。拷贝构造函数通常使用一个类的引用作为其参数，并且不允许传入除该引用以外的任何值。

拷贝构造函数的使用场景

1. 传递类对象给函数时，会调用拷贝构造函数；
2. 返回类对象时，会调用拷贝构造函数；
3. 在类中对当前类对象生成一个副本时，会调用拷贝构造函数。

拷贝构造函数示例1：深拷贝

在以下示例中，我们定义了一个学生类，并定义了两个对象stu1和stu2。在stu1作为参数传递给函数print()时，会调用一次拷贝构造函数。由于没有定义自己的拷贝构造函数，所以系统自动提供了一个默认的拷贝构造函数——进行逐个赋值；在函数print()中，我们输出了相应的学生信息。在运行过程中，我们可以看到两个对象的信息都被成功地输出。

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Student
{
public:
    Student(string name, int age, int* scores);
    Student(const Student& stu);    // 拷贝构造函数
    void print();
    ~Student();
private:
    string name;
    int age;
    int* scores;
};

Student::Student(string name, int age, int* scores)
{
    this->name = name;
    this->age = age;
    this->scores = new int[3];
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        this->scores[i] = scores[i];
    }
}

Student::Student(const Student& stu)    // 拷贝构造函数
{
    this->name = stu.name;
    this->age = stu.age;
    this->scores = new int[3];
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        this->scores[i] = stu.scores[i];
    }
}

void Student::print()
{
    cout << "Name: " << this->name << endl;
    cout << "Age: " << this->age << endl;
    cout << "Scores: ";
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        cout << this->scores[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

Student::~Student()
{
    if (this->scores)
    {
        delete[] this->scores;
    }
} 

void print(Student stu)
{
    cout << "Print a Student object: " << endl;
    stu.print();
}

int main()
{
    int scores[3] = {90, 80, 70};
    Student stu1("Tom", 18, scores);
    Student stu2 = stu1;    // 调用一次拷贝构造函数
    stu2.print();
    print(stu1);    // 调用一次拷贝构造函数
    return 0;
}

拷贝构造函数示例2：浅拷贝

在以下示例中，我们定义了一个沙漏类，并定义了两个对象Hourglass1和Hourglass2，其中Hourglass1的high属性指向一个动态分配的int型变量，并在析构函数中释放空间，而Hourglass2则是Hourglass1的复制。由于没有自定义的拷贝构造函数来完成深拷贝，因此默认的拷贝构造函数将进行浅拷贝，即直接将指针复制过去，导致两个对象共享同一块内存空间。在释放Hourglass2时，由于析构函数会先释放这块空间，而当再次释放Hourglass1时，程序因为重复释放内存空间而抛出异常。

#include<iostream> 
#include<cstring> 

using namespace std;

class Hourglass
{
public:
    Hourglass(int myHigh = 10); 
    Hourglass(const Hourglass& hg); // 拷贝构造函数
    ~Hourglass(); 
    void PrintHourGlassHeight(); 
private:
    int high; 
    int* low; 
};

Hourglass::Hourglass(int myHigh) 
{ 
    high = myHigh; 
    low = new int[high]; 
    memset(low, 0, sizeof(int) * high); 
} 

Hourglass::~Hourglass()
{
    delete[] low;
    cout << "Release Hourglass memory successfully!" << endl;
}

Hourglass::Hourglass(const Hourglass& hg) // 拷贝构造函数
{
    high = hg.high;
    low = hg.low;
}

void Hourglass::PrintHourGlassHeight()
{
    cout << "The high of the Hourglass: " << high << endl;
}

int main()
{
    Hourglass Hourglass1;
    Hourglass Hourglass2(Hourglass1);    // 调用一次拷贝构造函数
    Hourglass2.PrintHourGlassHeight();
    return 0;
}

总结

C++中的拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，用于关于同类对象进行复制初始化。适当地使用拷贝构造函数可以避免问题出现，但若不谨慎使用则可能会造成内存空间重复释放的问题。在使用时，需要考虑数据的类型、数据的大小等多方面的因素，针对性地选择不同的拷贝构造函数实现方式。