c++詳細(xì)講解構(gòu)造函數(shù)的拷貝流程
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void func(string str){
cout<<str<<endl;
}
int main(){
string s1 = "http:www.biancheng.net";
string s2(s1);
string s3 = s1;
string s4 = s1 + " " + s2;
func(s1);
cout<<s1<<endl<<s2<<endl<<s3<<endl<<s4<<endl;
return 0;
}運行結(jié)果：
http:www.biancheng.net
http:www.biancheng.net
http:www.biancheng.net
http:www.biancheng.net
http:www.biancheng.net http:www.biancheng.net
s1、s2、s3、s4 以及 func() 的形參 str，都是使用拷貝的方式來初始化的。
對于 s1、s2、s3、s4，都是將其它對象的數(shù)據(jù)拷貝給當(dāng)前對象，以完成當(dāng)前對象的初始化。
對于 func() 的形參 str，其實在定義時就為它分配了內(nèi)存，但是此時并沒有初始化，只有等到調(diào)用 func() 時，才會將其它對象的數(shù)據(jù)拷貝給 str 以完成初始化。
當(dāng)以拷貝的方式初始化一個對象時，會調(diào)用一個特殊的構(gòu)造函數(shù)，就是拷貝構(gòu)造函數(shù)（Copy Constructor）。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student{
public:
Student(string name = "", int age = 0, float score = 0.0f); //普通構(gòu)造函數(shù)
Student(const Student &stu); //拷貝構(gòu)造函數(shù)（聲明）
public:
void display();
private:
string m_name;
int m_age;
float m_score;
};
Student::Student(string name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
//拷貝構(gòu)造函數(shù)（定義）
Student::Student(const Student &stu){
this->m_name = stu.m_name;
this->m_age = stu.m_age;
this->m_score = stu.m_score;
cout<<"Copy constructor was called."<<endl;
}
void Student::display(){
cout<<m_name<<"的年齡是"<<m_age<<"，成績是"<<m_score<<endl;
}
int main(){
const Student stu1("小明", 16, 90.5);
Student stu2 = stu1; //調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
Student stu3(stu1); //調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
stu1.display();
stu2.display();
stu3.display();
return 0;
}運行結(jié)果：
Copy constructor was called.
Copy constructor was called.
小明的年齡是16，成績是90.5
小明的年齡是16，成績是90.5
小明的年齡是16，成績是90.5
第 8 行是拷貝構(gòu)造函數(shù)的聲明，第 20 行是拷貝構(gòu)造函數(shù)的定義?？截悩?gòu)造函數(shù)只有一個參數(shù)，它的類型是當(dāng)前類的引用，而且一般都是 const 引用。
1) 為什么必須是當(dāng)前類的引用呢？
如果拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)不是當(dāng)前類的引用，而是當(dāng)前類的對象，那么在調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)時，會將另外一個對象直接傳遞給形參，這本身就是一次拷貝，會再次調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，然后又將一個對象直接傳遞給了形參，將繼續(xù)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)……這個過程會一直持續(xù)下去，沒有盡頭，陷入死循環(huán)。
只有當(dāng)參數(shù)是當(dāng)前類的引用時，才不會導(dǎo)致再次調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，這不僅是邏輯上的要求，也是 C++ 語法的要求。
2) 為什么是 const 引用呢？
拷貝構(gòu)造函數(shù)的目的是用其它對象的數(shù)據(jù)來初始化當(dāng)前對象，并沒有期望更改其它對象的數(shù)據(jù)，添加 const 限制后，這個含義更加明確了。
另外一個原因是，添加 const 限制后，可以將 const 對象和非 const 對象傳遞給形參了，因為非 const 類型可以轉(zhuǎn)換為 const 類型。如果沒有 const 限制，就不能將 const 對象傳遞給形參，因為 const 類型不能轉(zhuǎn)換為非 const 類型，這就意味著，不能使用 const 對象來初始化當(dāng)前對象了。
當(dāng)然，你也可以再添加一個參數(shù)為非const 引用的拷貝構(gòu)造函數(shù)，這樣就不會出錯了。換句話說，一個類可以同時存在兩個拷貝構(gòu)造函數(shù)，一個函數(shù)的參數(shù)為 const 引用，另一個函數(shù)的參數(shù)為非 const 引用。
class Base{
public:
Base(): m_a(0), m_b(0){ }
Base(int a, int b): m_a(a), m_b(b){ }
private:
int m_a;
int m_b;
};
int main(){
int a = 10;
int b = a; //拷貝
Base obj1(10, 20);
Base obj2 = obj1; //拷貝
return 0;
}b 和 obj2 都是以拷貝的方式初始化的，具體來說，就是將 a 和 obj1 所在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)按照二進(jìn)制位（Bit）復(fù)制到 b 和 obj2 所在的內(nèi)存，這種默認(rèn)的拷貝行為就是淺拷貝，這和調(diào)用 memcpy() 函數(shù)的效果非常類似。
對于簡單的類，默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)一般就夠用了，我們也沒有必要再顯式地定義一個功能類似的拷貝構(gòu)造函數(shù)。但是當(dāng)類持有其它資源時，例如動態(tài)分配的內(nèi)存、指向其他數(shù)據(jù)的指針等，默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)就不能拷貝這些資源了，我們必須顯式地定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，以完整地拷貝對象的所有數(shù)據(jù)。
下面我們通過一個具體的例子來說明顯式定義拷貝構(gòu)造函數(shù)的必要性。
#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
//變長數(shù)組類
class Array{
public:
Array(int len);
Array(const Array &arr); //拷貝構(gòu)造函數(shù)
~Array();
public:
int operator[](int i) const { return m_p[i]; } //獲取元素（讀?。?
int &operator[](int i){ return m_p[i]; } //獲取元素（寫入）
int length() const { return m_len; }
private:
int m_len;
int *m_p;
};
Array::Array(int len): m_len(len){
m_p = (int*)calloc( len, sizeof(int) );
}
Array::Array(const Array &arr){ //拷貝構(gòu)造函數(shù)
this->m_len = arr.m_len;
this->m_p = (int*)calloc( this->m_len, sizeof(int) );
memcpy( this->m_p, arr.m_p, m_len * sizeof(int) );
}
Array::~Array(){ free(m_p); }
//打印數(shù)組元素
void printArray(const Array &arr){
int len = arr.length();
for(int i=0; i<len; i++){
if(i == len-1){
cout<<arr[i]<<endl;
}else{
cout<<arr[i]<<", ";
}
}
}
int main(){
Array arr1(10);
for(int i=0; i<10; i++){
arr1[i] = i;
}
Array arr2 = arr1;
arr2[5] = 100;
arr2[3] = 29;
printArray(arr1);
printArray(arr2);
return 0;
}運行結(jié)果：
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
0, 1, 2, 29, 4, 100, 6, 7, 8, 9
本例中我們顯式地定義了拷貝構(gòu)造函數(shù)，它除了會將原有對象的所有成員變量拷貝給新對象，還會為新對象再分配一塊內(nèi)存，并將原有對象所持有的內(nèi)存也拷貝過來。這樣做的結(jié)果是，原有對象和新對象所持有的動態(tài)內(nèi)存是相互獨立的，更改一個對象的數(shù)據(jù)不會影響另外一個對象，本例中我們更改了 arr2 的數(shù)據(jù)，就沒有影響 arr1。
這種將對象所持有的其它資源一并拷貝的行為叫做深拷貝，我們必須顯式地定義拷貝構(gòu)造函數(shù)才能達(dá)到深拷貝的目的。深拷貝的例子比比皆是，除了上面的變長數(shù)組類，使用的動態(tài)數(shù)組類也需要深拷貝；此外，標(biāo)準(zhǔn)模板庫（STL）中的 string、vector、stack、set、map 等也都必須使用深拷貝。
讀者如果希望親眼目睹不使用深拷貝的后果，可以將上例中的拷貝構(gòu)造函數(shù)刪除，那么運行結(jié)果將變?yōu)椋?, 1, 2, 29, 4, 100, 6, 7, 8, 9
0, 1, 2, 29, 4, 100, 6, 7, 8, 9
可以發(fā)現(xiàn)，更改 arr2 的數(shù)據(jù)也影響到了 arr1。這是因為，在創(chuàng)建 arr2 對象時，默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)將 arr1.m_p 直接賦值給了 arr2.m_p，導(dǎo)致 arr2.m_p 和 arr1.m_p 指向了同一塊內(nèi)存，所以會相互影響。
另外需要注意的是，printArray() 函數(shù)的形參為引用類型，這樣做能夠避免在傳參時調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)；又因為 printArray() 函數(shù)不會修改任何數(shù)組元素，所以我們添加了 const 限制，以使得語義更加明確。
- 到底是淺拷貝還是深拷貝
如果一個類擁有指針類型的成員變量，那么絕大部分情況下就需要深拷貝，因為只有這樣，才能將指針指向的內(nèi)容再復(fù)制出一份來，讓原有對象和新生對象相互獨立，彼此之間不受影響。如果類的成員變量沒有指針，一般淺拷貝足以。
另外一種需要深拷貝的情況就是在創(chuàng)建對象時進(jìn)行一些預(yù)處理工作，比如統(tǒng)計創(chuàng)建過的對象的數(shù)目、記錄對象創(chuàng)建的時間等，請看下面的例子：
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <windows.h> //在Linux和Mac下要換成 unistd.h 頭文件
using namespace std;
class Base{
public:
Base(int a = 0, int b = 0);
Base(const Base &obj); //拷貝構(gòu)造函數(shù)
public:
int getCount() const { return m_count; }
time_t getTime() const { return m_time; }
private:
int m_a;
int m_b;
time_t m_time; //對象創(chuàng)建時間
static int m_count; //創(chuàng)建過的對象的數(shù)目
};
int Base::m_count = 0;
Base::Base(int a, int b): m_a(a), m_b(b){
m_count++;
m_time = time((time_t*)NULL);
}
Base::Base(const Base &obj){ //拷貝構(gòu)造函數(shù)
this->m_a = obj.m_a;
this->m_b = obj.m_b;
this->m_count++;
this->m_time = time((time_t*)NULL);
}
int main(){
Base obj1(10, 20);
cout<<"obj1: count = "<<obj1.getCount()<<", time = "<<obj1.getTime()<<endl;
Sleep(3000); //在Linux和Mac下要寫作 sleep(3);
Base obj2 = obj1;
cout<<"obj2: count = "<<obj2.getCount()<<", time = "<<obj2.getTime()<<endl;
return 0;
}運行結(jié)果：
obj1: count = 1, time = 1488344372
obj2: count = 2, time = 1488344375
運行程序，先輸出第一行結(jié)果，等待 3 秒后再輸出第二行結(jié)果。Base 類中的 m_time 和 m_count 分別記錄了對象的創(chuàng)建時間和創(chuàng)建數(shù)目，它們在不同的對象中有不同的值，所以需要在初始化對象的時候提前處理一下，這樣淺拷貝就不能勝任了，就必須使用深拷貝了。
到此這篇關(guān)于c++詳細(xì)講解構(gòu)造函數(shù)的拷貝流程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)c++構(gòu)造函數(shù)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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