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【C++ | 拷贝构造函数】一文了解C++的拷贝(复制)构造函数

news 来源：原创 2024/7/5 2:19:59

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⏰发布时间⏰：2024-06-07 21:05:34

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🎄一、为什么需要拷贝构造函数

如果程序中出现需要拷贝构造函数的代码，而又没有提供拷贝构造函数时，系统会提供一个默认的拷贝构造函数，该函数只会完成浅拷贝而不会进行深拷贝，这就是为什么需要拷贝构造函数的原因。

关于浅拷贝、深拷贝的知识，可以看这篇文章：C++入门知识-拷贝构造函数-浅拷贝、深拷贝

下面用例子说明浅拷贝可能产生的问题：

// g++ 11_Copy_Constructor_Date.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>using namespace std;class CDate
{
public:CDate(int year, int mon, int day);	// 构造函数声明~CDate();							// 析构函数声明void show(){//cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;cout << "Date: " << str << endl;}private:int m_year;int m_mon;int m_day;char *str;
};// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{m_year = year;m_mon = mon;m_day = day;str = new char[64];sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", year,mon,day);cout << "Calling Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}// 析构函数定义
CDate::~CDate()
{cout << "Calling Destructor" << ", this=" << this <<endl;delete [] str;
}int main()
{CDate date_1(2024,06,05);CDate date_2 = date_1;	// 调用拷贝构造函数date_1.show();date_2.show();return 0;
}

上面代码由于没有进行深拷贝，导致 double free 了的错误，因为浅拷贝只复制了str的值，在两个对象销毁时都delete了。
在这里插入图片描述

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🎄二、什么是拷贝构造函数

拷贝构造函数，有些书也把其成为复制构造函数，其作用是将一个对象复制到新创建的对象中。

类的拷贝构造函数原型通常是这样的：类名(const 类名 &);。以CDate类为例，其拷贝构造函数如下：

CDate(const CDate &);

拷贝构造函数的几个特点：
1、函数名和类名相同，因为它也是构造函数的一种；
2、第一个参数必须是一个自身类类型的引用，且其他参数都有默认值。
3、第一个参数必须是自身类类型的引用的原因：如果不上引用则需要拷贝它的实参，为了要拷贝实参，又需要调用拷贝构造函数，如此无限循环；

清楚了这些之后，我们修改一下上个小节的代码，添加一个拷贝构造函数：

// g++ 11_Copy_Constructor_Date.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>using namespace std;class CDate
{
public:CDate(int year, int mon, int day);	// 构造函数声明CDate(const CDate& date);			// 拷贝构造函数声明~CDate();							// 析构函数声明void show(){//cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;cout << "Date: " << str << endl;}private:int m_year;int m_mon;int m_day;char *str;
};// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{m_year = year;m_mon = mon;m_day = day;str = new char[64];sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", year,mon,day);cout << "Calling Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}// 拷贝构造函数定义
CDate::CDate(const CDate& date)
{m_year = date.m_year;m_mon = date.m_mon;m_day = date.m_day;str = new char[64];sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", m_year,m_mon,m_day);cout << "Calling Copy Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}// 析构函数定义
CDate::~CDate()
{cout << "Calling Destructor" << ", this=" << this <<endl;delete [] str;
}int main()
{CDate date_1(2024,06,05);CDate date_2 = date_1;	// 调用date_2的拷贝构造函数date_1.show();date_2.show();return 0;
}

运行结果如下，添加拷贝构造函数后，运行不会报错，因为拷贝构造函数中重新new了内存：
在这里插入图片描述

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🎄三、使用拷贝构造函数

为了使用拷贝构造函数，我们必须清楚拷贝构造函数在什么情况下会被调用，然后再根据自己设计的类是否需要深拷贝来决定怎样定义该类的拷贝构造函数。

会调用拷贝构造函数的几种情况：

使用同类型的对象去初始化另一个对象时。
如下代码，使用了 date_1 初始化 date_2：
```
CDate date_1(2024,06,05);
CDate date_2 = date_1;	// 调用date_2的拷贝构造函数
```

将一个对象作为实参传递给一个非引用类型的形参。

void printDate(CDate date)
{date.show();
}
...
printDate(date_2);	// 实参传值到形参，调用拷贝构造函数

从一个返冋类型为非引用类型的函数返回一个对象。

CDate g_date(2024,06,06);;
CDate getDate()
{return g_date;	// 3、返回对象时，调用拷贝构造函数
}

下面例子演示了调用拷贝构造函数的这三种场景：

// g++ 11_Copy_Constructor_Date.cpp
#include <iostream>
#include <stdio.h>using namespace std;class CDate
{
public:CDate(int year, int mon, int day);	// 构造函数声明CDate(const CDate& date);			// 拷贝构造函数声明~CDate();							// 析构函数声明void show(){//cout << "Date: " << m_year << "." << m_mon << "." << m_day << endl;cout << "Date: " << str << endl;}private:int m_year;int m_mon;int m_day;char *str;
};// 构造函数定义
CDate::CDate(int year, int mon, int day)
{m_year = year;m_mon = mon;m_day = day;str = new char[64];sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", year,mon,day);cout << "Calling Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}// 拷贝构造函数定义
CDate::CDate(const CDate& date)
{m_year = date.m_year;m_mon = date.m_mon;m_day = date.m_day;str = new char[64];sprintf(str, "%4d.%02d.%02d", m_year,m_mon,m_day);cout << "Calling Copy Constructor" << ", this=" << this <<endl;
}// 析构函数定义
CDate::~CDate()
{cout << "Calling Destructor" << ", this=" << this <<endl;delete [] str;
}void printDate(CDate date)
{date.show();
}CDate g_date(2024,06,06);;
CDate getDate()
{return g_date;	// 3、返回对象时，调用拷贝构造函数
}int main()
{CDate date_1(2024,06,05);CDate date_2 = date_1;	// 1、调用date_2的拷贝构造函数date_1.show();date_2.show();cout << endl;printDate(date_2);	// 2、实参传值到形参，调用拷贝构造函数cout << endl;getDate();cout << endl;return 0;
}