深入C++拷贝构造函数的总结详解

什么是拷贝构造函数

在 C++ 中，每个类都有至少一个构造函数，负责创建这个类的对象。其中，拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，它负责用一个已经存在的对象来初始化一个新的对象。拷贝构造函数的原型为：

类名(const 类名 &obj)

其中，obj 是需要拷贝的对象的引用。

拷贝构造函数的调用时机

当一个对象需要复制到另一个对象时，就会调用该对象的拷贝构造函数。具体包括以下情况：

1. 当一个对象作为另一个对象的实参进行传递时，拷贝构造函数会被调用。
2. 当一个对象作为函数返回值进行返回时，拷贝构造函数会被调用。
3. 当一个对象被另一个对象进行初始化时，拷贝构造函数会被调用。

浅拷贝和深拷贝

拷贝构造函数的实现方式有两种，分别是浅拷贝和深拷贝。它们的区别在于如何复制对象的成员变量。

浅拷贝

浅拷贝就是简单地将源对象的成员变量复制到目标对象中。如果源对象中某个成员变量是一个指针，那么目标对象中的该成员变量将指向与源对象中相同的内存地址。由于两个对象共享同一块内存，因此当其中任何一个对象进行内存释放时，另一个对象的指针也将变为悬空指针。

class ShallowCopy {
public:
    int num;
    char* str;
    ShallowCopy(int n, const char* s) {
        num = n;
        str = new char[strlen(s) + 1];
        strcpy(str, s);
    }
    // 浅拷贝构造函数
    ShallowCopy(const ShallowCopy& obj) {
        num = obj.num;
        str = obj.str;
    }
    ~ShallowCopy() {
        delete[] str;
    }
};

int main() {
    ShallowCopy obj1(1, "Hello");
    ShallowCopy obj2 = obj1;
    // 修改 obj1.str 的值
    obj1.str[0] = 'h';
    cout << obj1.str << endl; // hello
    cout << obj2.str << endl; // hello
    return 0;
}

深拷贝

深拷贝则是将源对象的成员变量复制到一个新的内存地址中，并将目标对象的成员变量指向该内存地址。由于目标对象与源对象的成员变量指向不同的内存地址，因此它们彼此独立，互不干扰。

class DeepCopy {
public:
    int num;
    char* str;
    DeepCopy(int n, const char* s) {
        num = n;
        str = new char[strlen(s) + 1];
        strcpy(str, s);
    }
    // 深拷贝构造函数
    DeepCopy(const DeepCopy& obj) {
        num = obj.num;
        str = new char[strlen(obj.str) + 1];
        strcpy(str, obj.str);
    }
    ~DeepCopy() {
        delete[] str;
    }
};

int main() {
    DeepCopy obj1(1, "Hello");
    DeepCopy obj2 = obj1;
    // 修改 obj1.str 的值
    obj1.str[0] = 'h';
    cout << obj1.str << endl; // hello
    cout << obj2.str << endl; // Hello
    return 0;
}

示例说明

上面的示例说明了浅拷贝和深拷贝的区别。我们先定义了一个 ShallowCopy 类和一个 DeepCopy 类，它们都有一个 num 整型成员变量和一个 str 字符串成员变量。其中，ShallowCopy 类的拷贝构造函数实现了浅拷贝，DeepCopy 类的拷贝构造函数实现了深拷贝。

在 main 函数中，分别定义了 obj1 和 obj2 对象，并将 obj1 的值赋给了 obj2。然后，我们修改了 obj1 的 str 成员变量的值，并输出了 obj1 和 obj2 的 str 成员变量的值。由于 ShallowCopy 类的拷贝构造函数实现了浅拷贝，因此 obj2 的 str 指针指向了 obj1 中的 str 指针，它们共享同一块内存，因此修改了 obj1.str 的值后，obj2.str 的值也发生了相应的变化；而 DeepCopy 类的拷贝构造函数实现了深拷贝，因此 obj2 的 str 成员变量指向了一个新的内存地址，它们彼此独立，互不干扰，因此修改了 obj1.str 的值后，obj2.str 的值没有发生变化。