C++复制（拷贝）构造函数详解
本文转载自 http://blog.csdn.net/lwbeyond/article/details/6202256，在此感谢作者
CTemp B(A); //复制构造函数，C++风格的初始化 CTemp B=A; //仍然是复制构造函数，不过这种风格只是为了与C兼容，与上面的效果一样.在这之前B不存在，或者说还未构造好。 CTemp B; B = A; //赋值运算符,在这之前B已经通过默认构造函数构造完成。
一. 什么是拷贝构造函数
首先对于普通类型的对象来说，它们之间的复制是很简单的，例如：
int a = 100; int b = a;
而类对象与普通对象不同，类对象内部结构一般较为复杂，存在各种成员变量。
下面看一个类对象拷贝的简单例子。
#include <iostream> using namespace std; class CExample { private: int a; public: //构造函数 CExample(int b) { a = b;} //一般函数 void Show () { cout<<a<<endl; } }; int main() { CExample A(100); CExample B = A; //注意这里的对象初始化要调用拷贝构造函数，而非赋值 B.Show (); return 0; }
运行程序，屏幕输出100。从以上代码的运行结果可以看出，系统为对象 B 分配了内存并完成了与对象 A 的复制过程。就类对象而言，相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。
下面举例说明拷贝构造函数的工作过程。
#include <iostream> using namespace std; class CExample { private: int a; public: //构造函数 CExample(int b) { a = b;} //拷贝构造函数 CExample(const CExample& C) { a = C.a; } //一般函数 void Show () { cout<<a<<endl; } }; int main() { CExample A(100); CExample B = A; // CExample B(A); 也是一样的 B.Show (); return 0; }
CExample(const CExample& C) 就是我们自定义的拷贝构造函数。可见，拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，函数的名称必须和类名称一致，它必须的一个参数是本类型的一个引用变量。
二. 拷贝构造函数的调用时机
在C++中，下面三种对象需要调用拷贝构造函数！
1. 对象以值传递的方式传入函数参数
class CExample
{
private:
int a;
public:
//构造函数
CExample(int b)
{
a = b;
cout<<"creat: "<<a<<endl;
}
//拷贝构造
CExample(const CExample& C)
{
a = C.a;
cout<<"copy"<<endl;
}
//析构函数
~CExample()
{
cout<< "delete: "<<a<<endl;
}
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};
//全局函数，传入的是对象
void g_Fun(CExample C)
{
cout<<"test"<<endl;
}
int main()
{
CExample test(1);
//传入对象
g_Fun(test);
return 0;
}
调用g_Fun()时，会产生以下几个重要步骤：
(1).test对象传入形参时，会先会产生一个临时变量，就叫 C 吧。
(2).然后调用拷贝构造函数把test的值给C。 整个这两个步骤有点像：CExample C(test);
(3).等g_Fun()执行完后, 析构掉 C 对象。
2. 对象以值传递的方式从函数返回
class CExample
{
private:
int a;
public:
CExample()
{
cout<<"CExample con"<<endl;
}
//构造函数
CExample(int b)
{
a = b;
}
//拷贝构造
CExample(const CExample& C)
{
a = C.a;
cout<<"copy"<<endl;
}
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
～CExample()
{
cout<<"CExample des"<<endl;
}
};
//全局函数
CExample g_Fun()
{
CExample temp(0);
return temp;
}
int main()
{
g_Fun();
return 0;
}
当g_Fun()函数执行到return时，会产生以下几个重要步骤：
(1). 先会产生一个临时变量，就叫XXXX吧。
(2). 然后调用拷贝构造函数把temp的值给XXXX。整个这两个步骤有点像：CExample XXXX(temp);
(3). 在函数执行到最后先析构temp局部变量。
(4). 等g_Fun()执行完后再析构掉XXXX对象。
3. 对象需要通过另外一个对象进行初始化；
CExample A(100); CExample B = A; // CExample B(A);
后两句都会调用拷贝构造函数。
三. 浅拷贝和深拷贝
1. 默认拷贝构造函数
很多时候在我们都不知道拷贝构造函数的情况下，传递对象给函数参数或者函数返回对象都能很好的进行，这是因为编译器会给我们自动产生一个拷贝构造函数，这就是“默认拷贝构造函数”，这个构造函数很简单，仅仅使用“老对象”的数据成员的值对“新对象”的数据成员一一进行赋值，它一般具有以下形式：
Rect::Rect(const Rect& r) { width = r.width; height = r.height; }
当然，以上代码不用我们编写，编译器会为我们自动生成。但是如果认为这样就可以解决对象的复制问题，那就错了，让我们来考虑以下一段代码：
这段代码对前面的类，加入了一个静态成员，目的是进行计数。在主函数中，首先创建对象rect1，输出此时的对象个数，然后使用rect1复制出对象rect2，再输出此时的对象个数，按照理解，此时应该有两个对象存在，但实际程序运行时，输出的都是1，反应出只有1个对象。此外，在销毁对象时，由于会调用销毁两个对象，类的析构函数会调用两次，此时的计数器将变为负数。
说白了，就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。
出现这些问题最根本就在于在复制对象时，计数器没有递增，我们重新编写拷贝构造函数，如下：
2. 浅拷贝
class Rect
{
public:
Rect() // 构造函数，p指向堆中分配的一空间
{
p = new int(100);
}
~Rect() // 析构函数，释放动态分配的空间
{
if(p != NULL)
{
delete p;
}
}
private:
int width;
int height;
int *p; // 一指针成员
};
int main()
{
Rect rect1;
Rect rect2(rect1); // 复制对象
return 0;
}
所谓浅拷贝，指的是在对象复制时，只对对象中的数据成员进行简单的赋值，默认拷贝构造函数执行的也是浅拷贝。大多情况下“浅拷贝”已经能很好地工作了，但是一旦对象存在了动态成员，那么浅拷贝就会出问题了，让我们考虑如下一段代码：
在这段代码运行结束之前，会出现一个运行错误。原因就在于在进行对象复制时，对于动态分配的内容没有进行正确的操作。我们来分析一下：
在运行定义rect1对象后，由于在构造函数中有一个动态分配的语句，因此执行后的内存情况大致如下：
在使用rect1复制rect2时，由于执行的是浅拷贝，只是将成员的值进行赋值，这时 rect1.p = rect2.p，也即这两个指针指向了堆里的同一个空间，如下图所示：
当然，这不是我们所期望的结果，在销毁对象时，两个对象的析构函数将对同一个内存空间释放两次，这就是错误出现的原因。我们需要的不是两个p有相同的值，而是两个p指向的空间有相同的值，解决办法就是使用“深拷贝”。
3. 深拷贝
class Rect
{
public:
Rect() // 构造函数，p指向堆中分配的一空间
{
p = new int(100);
}
Rect(const Rect& r)
{
width = r.width;
height = r.height;
p = new int; // 为新对象重新动态分配空间
*p = *(r.p);
}
~Rect() // 析构函数，释放动态分配的空间
{
if(p != NULL)
{
delete p;
}
}
private:
int width;
int height;
int *p; // 一指针成员
};
在“深拷贝”的情况下，对于对象中动态成员，就不能仅仅简单地赋值了，而应该重新动态分配空间，如上面的例子就应该按照如下的方式进行处理：
此时，在完成对象的复制后，内存的一个大致情况如下：
此时rect1的p和rect2的p各自指向一段内存空间，但它们指向的空间具有相同的内容，这就是所谓的“深拷贝”。
3. 防止默认拷贝发生
通过对对象复制的分析，我们发现对象的复制大多在进行“值传递”时发生，这里有一个小技巧可以防止按值传递——声明一个私有拷贝构造函数。甚至不必去定义这个拷贝构造函数，这样因为拷贝构造函数是私有的，如果用户试图按值传递或函数返回该类对象，将得到一个编译错误，从而可以避免按值传递或返回对象。
// 防止按值传递
class CExample
{
private:
int a;
public:
//构造函数
CExample(int b)
{
a = b;
cout<<"creat: "<<a<<endl;
}
private:
//拷贝构造，只是声明
CExample(const CExample& C);
public:
~CExample()
{
cout<< "delete: "<<a<<endl;
}
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};
//全局函数
void g_Fun(CExample C)
{
cout<<"test"<<endl;
}
int main()
{
CExample test(1);
//g_Fun(test); 按值传递将出错
return 0;
}
四. 拷贝构造函数的几个细节
1. 拷贝构造函数里能调用private成员变量吗?
解答：这个问题是在网上见的，当时一下子有点晕。其时从名子我们就知道拷贝构造函数其时就是一个特殊的构造函数，操作的还是自己类的成员变量，所以不受private的限制。
2. 以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?
X::X(const X&); X::X(X); X::X(X&, int a=1); X::X(X&, int a=1, int b=2);
解答：对于一个类X, 如果一个构造函数的第一个参数是下列之一:
a) X&
b) const X&
c) volatile X&
d) const volatile X&
且没有其他参数或其他参数都有默认值,那么这个函数是拷贝构造函数.
X::X(const X&); //是拷贝构造函数 X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数 X::X(X&, int a=1, int b=2); //当然也是拷贝构造函数
3. 一个类中可以存在多于一个的拷贝构造函数吗?
解答：类中可以存在超过一个拷贝构造函数。
class X { public: X(const X&); // const 的拷贝构造 X(X&); // 非const的拷贝构造 };
注意,如果一个类中只存在一个参数为 X& 的拷贝构造函数,那么就不能使用const X或volatile X的对象实行拷贝初始化.
class X { public: X(); X(X&); }; const X cx; X x = cx; // error
如果一个类中没有定义拷贝构造函数,那么编译器会自动产生一个默认的拷贝构造函数。
这个默认的参数可能为 X::X(const X&)或 X::X(X&),由编译器根据上下文决定选择哪一个。
默认拷贝构造函数的行为如下:
默认的拷贝构造函数执行的顺序与其他用户定义的构造函数相同,执行先父类后子类的构造.
拷贝构造函数对类中每一个数据成员执行成员拷贝(memberwise Copy)的动作.
a)如果数据成员为某一个类的实例,那么调用此类的拷贝构造函数.
b)如果数据成员是一个数组,对数组的每一个执行按位拷贝.
c)如果数据成员是一个数量,如int,double,那么调用系统内建的赋值运算符对其进行赋值.
C++中什么时候有临时对象产生，此时刻c++一定要调用拷贝构造函数。（临时对象产生时有一个特例，此时不需要调用拷贝构造函数，例如类Ａ，Ａ ａ＝１０００；）
3. 写出以下程序段的输出结果, 并说明为什么? 如果你都能回答无误的话，那么你已经对拷贝构造函数有了相当的了解。
struct X { template<typename T> X( T& ) { std::cout << "This is ctor." << std::endl; } template<typename T> X& operator=( T& ) { std::cout << "This is ctor." << std::endl; } }; void main() { X a(5); X b(10.5); X c = a; c = b; }
3. 拷贝构造函数不能由成员函数模版生成.
struct X { template<typename T> X( const T& ); // NOT copy ctor, T can't be X template<typename T> operator=( const T& ); // NOT copy ass't, T can't be X };
原因很简单, 成员函数模版并不改变语言的规则,而语言的规则说,如果程序需要一个拷贝构造函数而你没有声明它,那么编译器会为你自动生成一个. 所以成员函数模版并不会阻止编译器生成拷贝构造函数, 赋值运算符重载也遵循同样的规则.(参见Effective C++ 3edition, Item45)
//下面的内容可以不细看
2） 一般来说是在数据成员包含指针对象的时候，应付两种不同的处理需求的 一种是复制指针对象，一种是引用指针对象 copy大多数情况下是复制，=则是引用对象的
例子：
class A
{
int nLen;
char * pData;
}
显然
A a, b;
a=b的时候，对于pData数据存在两种需求
第一种copy
a.pData = new char [nLen];
memcpy(a.pData, b.pData, nLen);
另外一种(引用方式)：
a.pData = b.pData
通过对比就可以看到，他们是不同的
往往把第一种用copy使用，第二种用=实现
你只要记住拷贝构造函数是用于类中指针，对象间的COPY
3） 拷贝构造函数首先是一个构造函数，它调用的时候产生一个对象，是通过参数传进来的那个对象来初始化，产生的对象。
operator=();是把一个对象赋值给一个原有的对象，所以如果原来的对象中有内存分配要先把内存释放掉，而且还要检查一下两个对象是不是同一个对象，如果是的话就不做任何操作。
还要注意的是拷贝构造函数是构造函数，不返回值
而赋值函数需要返回一个对象自身的引用，以便赋值之后的操作
4) 在形式上
类名(形参表列); //普通构造函数的声明，如Box(int h,int w,int len);
类名(类名& 对象名); //复制构造函数的声明，如Box(Box &b);
5) 在建立对象时，实参类型不同。系统会根据实参的类型决定调用普通构造函数或复制构造函数。如:
Box box1(12,15,16); //实参为整数，调用普通构造函数
Box box2(box1); //实参是对象名，调用复制构造函数
