C++中的拷貝構造函數詳解

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C++拷貝構造函數（復制構造函數）詳解

拷貝和復制是一個意思，對應的英文單詞都是copy。對於計算機來說，拷貝是指用一份原有的、已經存在的數據創建出一份新的數據，最終的結果是多瞭一份相同的數據。例如，將 Word 文檔拷貝到U盤去復印店打印，將 D 盤的圖片拷貝到桌面以方便瀏覽，將重要的文件上傳到百度網盤以防止丟失等，都是「創建一份新數據」的意思。

在 C++ 中，拷貝並沒有脫離它本來的含義，隻是將這個含義進行瞭“特化”，是指用已經存在的對象創建出一個新的對象。從本質上講，對象也是一份數據，因為它會占用內存。

嚴格來說，對象的創建包括兩個階段，首先要分配內存空間，然後再進行初始化：

分配內存很好理解，就是在堆區、棧區或者全局數據區留出足夠多的字節。這個時候的內存還比較“原始”，沒有被“教化”，它所包含的數據一般是零值或者隨機值，沒有實際的意義。

初始化就是首次對內存賦值，讓它的數據有意義。註意是首次賦值，再次賦值不叫初始化。初始化的時候還可以為對象分配其他的資源（打開文件、連接網絡、動態分配內存等），或者提前進行一些計算（根據價格和數量計算出總價、根據長度和寬度計算出矩形的面積等）等。說白瞭，初始化就是調用構造函數。

很明顯，這裡所說的拷貝是在初始化階段進行的，也就是用其它對象的數據來初始化新對象的內存。

那麼，如何用拷貝的方式來初始化一個對象呢？其實這樣的例子比比皆是，string 類就是一個典型的例子。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void func(string str){
    cout<<str<<endl;
}
int main(){
    string s1 = "http://c.ttt.net";
    string s2(s1);
    string s3 = s1;
    string s4 = s1 + " " + s2;
    func(s1);
    cout<<s1<<endl<<s2<<endl<<s3<<endl<<s4<<endl;
   
    return 0;
}
運行結果：
http://c.ttt.net
http://c.ttt.net
http://c.ttt.net
http://c.ttt.net
http://c.ttt.net http://c.ttt.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。
對於 s1，表面上看起來是將一個字符串直接賦值給瞭 s1，實際上在內部進行瞭類型轉換，將 const char * 類型轉換為 string 類型後才賦值的。s4 也是類似的道理。

對於 s1、s2、s3、s4，都是將其它對象的數據拷貝給當前對象，以完成當前對象的初始化。

對於 func() 的形參 str，其實在定義時就為它分配瞭內存，但是此時並沒有初始化，隻有等到調用 func() 時，才會將其它對象的數據拷貝給 str 以完成初始化。

當以拷貝的方式初始化一個對象時，會調用一個特殊的構造函數，就是拷貝構造函數（Copy Constructor）。

下面的例子演示瞭拷貝構造函數的定義和使用：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student{
public:
    Student(string name = "", int age = 0, float score = 0.0f);  //普通構造函數
    Student(const Student &stu);  //拷貝構造函數（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){ }
//拷貝構造函數（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(){
    Student stu1("小明", 16, 90.5);
    Student stu2 = stu1;  //調用拷貝構造函數
    Student stu3(stu1);  //調用拷貝構造函數
    stu1.display();
    stu2.display();
    stu3.display();
   
    return 0;
}

運行結果：

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 行是拷貝構造函數的聲明，第 20 行是拷貝構造函數的定義。拷貝構造函數隻有一個參數，它的類型是當前類的引用，而且一般都是 const 引用。

1) 為什麼必須是當前類的引用呢？

如果拷貝構造函數的參數不是當前類的引用，而是當前類的對象，那麼在調用拷貝構造函數時，會將另外一個對象直接傳遞給形參，這本身就是一次拷貝，會再次調用拷貝構造函數，然後又將一個對象直接傳遞給瞭形參，將繼續調用拷貝構造函數……這個過程會一直持續下去，沒有盡頭，陷入死循環。

隻有當參數是當前類的引用時，才不會導致再次調用拷貝構造函數，這不僅是邏輯上的要求，也是 C++ 語法的要求。

2) 為什麼是 const 引用呢？

拷貝構造函數的目的是用其它對象的數據來初始化當前對象，並沒有期望更改其它對象的數據，添加 const 限制後，這個含義更加明確瞭。

另外一個原因是，添加 const 限制後，可以將 const 對象和非 const 對象傳遞給形參瞭，因為非 const 類型可以轉換為 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 類型不能轉換為非 const 類型，這就意味著，不能使用 const 對象來初始化當前對象瞭。

以上面的 Student 類為例，將 const 去掉後，拷貝構造函數的原型變為：
Student::Student(Student &stu);

此時，下面的代碼就會發生錯誤：

const Student stu1("小明", 16, 90.5);
Student stu2 = stu1;
Student stu3(stu1);

stu1 是 const 類型，在初始化 stu2、stu3 時，編譯器希望調用Student::Student(const Student &stu)，但是這個函數卻不存在，又不能將 const Student 類型轉換為 Student 類型去調用Student::Student(Student &stu)，所以最終調用失敗瞭。

當然，你也可以再添加一個參數為 const 引用的拷貝構造函數，這樣就不會出錯瞭。換句話說，一個類可以同時存在兩個拷貝構造函數，一個函數的參數為 const 引用，另一個函數的參數為非 const 引用。

默認拷貝構造函數

在前面的教程中，我們還沒有講解拷貝構造函數，但是卻已經在使用拷貝的方式創建對象瞭，並且也沒有引發什麼錯誤。這是因為，如果程序員沒有顯式地定義拷貝構造函數，那麼編譯器會自動生成一個默認的拷貝構造函數。這個默認的拷貝構造函數很簡單，就是使用“老對象”的成員變量對“新對象”的成員變量進行一一賦值，和上面 Student 類的拷貝構造函數非常類似。

對於簡單的類，默認拷貝構造函數一般是夠用的，我們也沒有必要再顯式地定義一個功能類似的拷貝構造函數。但是當類持有其它資源時，如動態分配的內存、打開的文件、指向其他數據的指針、網絡連接等，默認拷貝構造函數就不能拷貝這些資源，我們必須顯式地定義拷貝構造函數，以完整地拷貝對象的所有數據。

總結

到此這篇關於C++中的拷貝構造函數詳解的文章就介紹到這瞭,更多相關C++拷貝構造函數內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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