C++中的拷贝构造函数详解

拷贝构造函数是C++中一个重要且常用的特殊成员函数。它的作用是在对象被创建的时候，通过一个已有的对象初始化新对象，使得新对象拥有和已有对象一样的属性。下文将详细讨论拷贝构造函数的定义、作用、用法以及示例说明。

拷贝构造函数的定义

拷贝构造函数是一个特殊的构造函数，其形式为：

类名(const 类名& other);

它的参数类型为常量引用，表示另一个该类的对象，返回类型为该类的实例，函数名与类名相同。需要注意的是，为了防止意外修改原对象的值，参数使用常量修饰符；为了避免无限递归调用拷贝构造函数，参数使用引用。

拷贝构造函数的作用

拷贝构造函数主要用于初始化对象。当一个类没有显式定义拷贝构造函数时，编译器会自动生成一个默认的拷贝构造函数。当需要使用拷贝构造函数时，会复制原对象的所有成员，并初始化新对象的数据成员。但是，如果类中有指针类型的成员，且指针指向的是动态分配的内存，那么默认的拷贝构造函数就不能满足需求，需要手动重载拷贝构造函数，防止浅拷贝出现动态内存分配冲突的问题。

拷贝构造函数的用法

拷贝构造函数主要用于以下情况：

1. 初始化新对象时用到另一个对象的值。

class MyClass
{
 public:
  int value;
  // 默认构造函数
  MyClass(int n = 0) : value(n){}
  // 拷贝构造函数
  MyClass(const MyClass& other){
      value = other.value;
  }
};

int main()
{
  // 使用另一个对象初始化新对象
  MyClass obj1(10), obj2(obj1); // obj2与obj1值相同
  return 0;
}

1. 将对象作为函数参数传递给函数

class MyClass
{
  public:
    int value;
    MyClass(int n = 0) : value(n){}
    void printContents() const
    {
        std::cout << "Value: " << value << '\n';
    }
};

void printMyClass(const MyClass& obj)
{
    obj.printContents();
}

int main()
{
    MyClass obj(10);
    printMyClass(obj);
    return 0;
}

拷贝构造函数的示例

下面以一个含有指针类型成员变量的类为例进行说明：

class MyString
{
public:
    char* data;
    int size;

    // 默认构造函数
    MyString() : data(nullptr), size(0) {}

    // 拷贝构造函数
    MyString(const MyString& other)
    {
        size = other.size;
        data = new char[size + 1];
        std::copy(other.data, other.data + size, data);
        data[size] = '\0';
    }

    // 析构函数
    ~MyString()
    {
        delete[] data;
    }
};

int main()
{
    MyString str1;
    str1.data = new char[6];
    std::strcpy(str1.data, "hello");
    str1.size = 5;

    MyString str2(str1);
    std::cout << "str1: " << str1.data << std::endl;
    std::cout << "str2: " << str2.data << std::endl;

    delete[] str1.data;
    delete[] str2.data;

    return 0;
}

以上代码演示了使用自定义拷贝构造函数实现类的深度复制，避免浅拷贝出现动态内存分配冲突带来的问题。

总结

拷贝构造函数是一个重要且常使用的函数，用于初始化对象以及防止动态内存分配冲突的问题。一般而言，如果类中没有指针类型的成员变量，编译器会自动生成一个默认的拷贝构造函数，否则需要自行编写拷贝构造函数，以进行深层复制。