C++复制控制：拷贝构造函数

一、拷贝构造函数是一种特殊构造函数，具有单个形参，该形参（常用const修饰）是对该类类型的引用。与默认构造函数一样 ，拷贝构造函数可由编译器隐式调用。拷贝构造函数应用的场合为：

（1）根据另一个同类型的对象显式或隐式初始化一个对象。

（2）复制一个对象将它作为实参传给一个函数。

（3）从函数返回时复制一个对象。

（4）初始化顺序容器中的元素。

（5）根据元素初始化式列表初始化数组元素。

下面分别对以上5点进行说明。

 

1、对象的定义式。

C++支持两种初始化形式：直接初始化和复制初始化。复制初始化使用“＝”符号，而直接初始化将初始化式放在圆括号中。对于类类型对象，初始化的复制形式和直接形式有所不同。

直接初始化直接调用与实参匹配的构造函数。复制初始化首先使用指定构造函数创建一个临时对象，然后用拷贝构造函数将那个临时对象复制到正在创建的对象。

string null_book = "9-999-99999-9";        // copy-initialization    
string dots(10， '.');                    // direct-initialization    

string empty_copy = string();            // copy-initialization    
string empty_direct;                    // direct-initialization  

说明：

（1）对于类类型对象，只有指定单个实参或显式创建一个临时对象用于复制时，才使用复制初始化。

 

（2）支持初始化的复制形式主要是为了与C的用法兼容。当情况许可时，可以允许编译器跳过复制构造函数直接创建对象，但编译器没有义务这样做。

 

（3）对于不支持复制的类型，或者使用explicit构造函数，不能进行复制初始化。例如：由于不能复制IO类型的对象，所以不能对那些类型的对象使用复制初始化。

ifstream file1("filename");                // ok: direct initialization   
ifstream file2 = "filename";            // error: copy constructor is private   
// This initialization is okay only if the Sales_item(const string&) constructor is not explicit   
Sales_item item = string("9-999-99999-9");  

 

2、形参与返回值。

当形参为非引用类型时，将复制实参的值，以非引用类型作返回值时，将返回return语句中值的副本。因而，当形参或返回值为类类型时，由拷贝构造函数进行复制。

string make_plural(size_t, const string &, const string &);

这个函数隐式使用string拷贝构造函数返回值的副本，形参是const引用，不会复制。

 

3、初始化容器元素。

vector<string> vec(5);

使用了默认构造函数和拷贝构造函数。编译器首先使用string默认构造函数创建一个临时对象，然后使用拷贝构造函数将临时值复制到vec的每个元素。

 

4、构造函数与数组元素。

当用花括号初始化列表来显式初始化类类型的数组，则使用复制初始化来初始化每个元素。根据指定值创建适当类型元素，然后用拷贝构造函数将该值复制到相应元素。

Sales_item primer_eds[] = { string("0-201-16487-6"),
                            string("0-201-54848-8"),
                            string("0-201-82470-1"),
                            Sales_item()
                            };

当定义一个新对象并用一个同类型的对象对它初始化时，将显式使用拷贝构造函数。当将该类型的对象传递给函数或从函数返回该类型的对象时，将隐式使用拷贝构造函数。

 

二、合成的拷贝构造函数。

如果没有定义拷贝构造函数，编译器就会为我们合成一个。与合成的默认构造函数不同，即使我们定义了其他构造函数，也会合成拷贝构造函数。合成拷贝构造函数的行为是，执行逐个成员初始化，将新对象初始化为原对象的副本。

说明：

（1）编译器将现在对象的每个非static成员，依次复制到正创建的对象。每个成员的类型决定了复制该成员的含义。

 

（2）合成拷贝构造函数直接复制内置类型成员的值，类类型成员使用该类的拷贝构造函数进行复制。

 

（3）数组成员的复制是个例外。虽然一般不能复制数组，但如果一个类具有数组成员，则合成复制构造函数将复制数组的每一个元素。

Sales_item::Sales_item(const Sales_item &orig):
isbn(orig.isbn),                //使用string拷贝构造函数
units_sold(orig.units_sold),    //直接复制orig.units_sold
revenue(orig.revenue)            //直接复制orig.revenue
{ }

 

三、定义自己的拷贝构造函数。

拷贝构造函数就是接受单个类类型引用形参(通常用const修饰)的构造函数。因为用于向函数传递对象和从函数返回对象，该构造函数一般不应设置为explicit，拷贝构造函数应将实参的成员复制到正在构造的对象。它与类同名，没有返回值，可以（而且应该）使用构造函数初始化列表初始化新创建对象的成员，可以在函数体中做任何其他必要工作。

说明：

（1）合成拷贝构造函数只完成必要的工作。只包含类类型成员或内置类型(但不是指针类型)成员的类，无须显式地定义拷贝构造函数，也可以复制。

 

（2）有些类必须定义复制构造函数对复制对象时发生的事情加以控制。例如：

1）类有一个数据成员是指针，或者有成员表示在构造函数中分配的其他资源

2）类在创建新对象时必须做一些特定工作。

 

四、禁止复制。

有些类需要完全禁止复制，例如：iostream。如何禁止复制呢？省略拷贝构造函数这种做法不行，因为编译器将会帮我们合成一个。为了防止复制，类必须显式声明其拷贝构造函数为private。

说明：

（1）如果拷贝构造函数是私有的，将不允许用户复制该类型对象。

 

（2）类的友元和成员仍可以进行复制，如果也想禁止它们，可声明一个私有的拷贝构造函数但不对其定义。声明而不定义是合法的，但使用未定义的成员将导致链接失败。

 

（3）通过声明不定义私有拷贝构造函数，可禁止任何复制类类型对象的尝试：用户尝试复制导致编译错误，成员函数和友元复制导致链接错误。

 

（4）如果定义了拷贝构造函数，也必须定义默认构造函数。不允许复制的类对象只能作为引用传递给函数或从函数返回，它们也不能作为容器元素，严重局限类的使用。