拷贝构造函数

拷贝构造函数是C++对象复制语义的基石。它定义了对象如何被克隆，直接影响程序的正确性、性能和资源安全。

一、概念

基本定义

• 特殊构造函数，用于通过同类型对象创建新对象
• 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式
• 标准签名：ClassName(const ClassName& other)
• 必须为引用传递（否则无限递归）

// 直接初始化
Vector v1(100);
Vector v2(v1);  // 调用拷贝构造

// 拷贝初始化
Vector v3 = v1; // 调用拷贝构造

// 自定义类型函数传参
void process(Vector v); 
process(v1);    // 调用拷贝构造=》Vector v(v1)

// 函数返回
Vector create() {
  Vector local(50);
  return local; // 可能调用拷贝构造（受RVO影响）
}

二、特性

• 编译器自动合成：未显式定义时，编译器生成默认拷贝构造函数

class Time
{
private:
	int _hour;
	int _minute;
	int _second;
public:
	Time()
	{
		cout << "Time" << endl;
		_hour = 1;
		_minute = 1;
		_second = 1;
	}
	Time(const Time& t)
	{
		_hour = t._hour;
		_minute = t._minute;
		_second = t._second;
		cout << "Time :: Time(const Time&)" << endl;

	}
	void Print()
	{
		cout << _hour << "-" << _minute << "-" << _second << endl;
	}
};
class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
	{
		cout << "Date()" << endl;
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}
	
	Time _t;
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
};
int main()
{
	Date d1;
	d1.Print();
    d1._t.Print();
	Date d2(d1);
	d2.Print();
    d2._t.Print();
	return 0;
}

        在上述程序中，Date d1;先调用Date的默认构造函数初始化d1,由于存在在定义类型的_t,Date的默认构造函数会先调用自定义类型的构造函数初始化_t,所以首先输出"Time"。_t初始化完成后，进入Date的默认构造函数，输出"Date()"。Date d2(d1);中使用d1构造d2，调用Date的拷贝构造函数(未显式定义，编译器自动生成默认拷贝构造函数)，默认拷贝构造函数会调用自定义_t的拷贝构造函数，屏幕回输出‘Time :: Time(const Time&)’。

• 自定义类型传值需要使用拷贝构造函数

class Date
{
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;

public:
	Date()
	{
		_year = 2025;
		_month = 6;
		_day = 10;
	}
	Date(Date& d)
	{
		cout << "Date(Date& d)" << endl;
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}
	void Print()
	{
		cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;
	}
};

void func(Date d)//这里相当于把d2拷贝给d,自定义类型赋值要调用拷贝构造函数，即相当于Date d(d2);
{
	d.Print();
}

int main()
{
	Date d2;
	func(d2);
}

         上述程序中，d2传值给func(Date d),屏幕输出"Date(Date& d)"，再输出"2025-6-10"，说明自定义类型在传值调用时，会调用拷贝构造函数。d2传值给func(Date d)==》func(Date d(d2))，将d2拷贝给d,实参d2初始化形参d，再进入func函数。其中在func函数中，d.Print()使用的d是d2的拷贝。==》自定义类型在传值参时要调用拷贝构造函数，将实参拷贝给形参。

• 行为：浅拷贝（逐成员复制），未显式定义时，编译器生成的默认构造函数为浅拷贝构造函数。

typedef int DataType;

class Stack
{
private:
	DataType* _array;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
public:
	Stack(size_t capacity = 10)
	{
		_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
		if (_array == nullptr)
		{
			perror("malloc failed");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	void Push(const DataType& data)
	{
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	~Stack()
	{
		if (_array)//默认拷贝这里会显示_array这个数组的地址两次，意味着被销毁两次，自定义显式拷贝显示两个不同的地址
		{
			cout << &_array << " ~Stack" << endl;
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
};

int main()
{
	Stack s1;
	s1.Push(1);
	s1.Push(2);
	s1.Push(3);
	s1.Push(4);
	Stack s2(s1);//默认的拷贝函数，浅拷贝，会使s1和s2中的指针指向同一块空间，在函数结束析构时，针对同一块空间会析构两次，造成崩溃
	return 0;
}

        在上述函数中，由于编译器默认拷贝构造函数使用浅拷贝，输出为

000000938CFAF748 ~Stack
000000938CFAF718 ~Stack 

s1析构时，释放了指针_array的地址，由于时浅拷贝，拷贝时直接将s2中的_array的地址拷贝给s1中的_array，造成两个对象中的数组指针指向同一块地址。析构时，首先析构s1，再析构s2,由于他们的数组指针指向同一个地址，所以_array会被析构两次，运行崩溃。

深拷贝的必要性

• 资源管理类必须自定义深拷贝
• 实现模式：

typedef int DataType;

class Stack
{
private:
	DataType* _array;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
public:
	Stack(size_t capacity = 10)
	{
		_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
		if (_array == nullptr)
		{
			perror("malloc failed");
			return;
		}
		_capacity = capacity;
		_size = 0;
	}
	Stack(const Stack& st)
	{
		_array = (DataType*)malloc(st._capacity * sizeof(DataType));
		if (_array == nullptr)
		{
			perror("malloc failed");
			return;
		}
		memcpy(_array, st._array, sizeof(DataType) * st._size);
		_size = st._size;
		_capacity = st._capacity;
	}//深拷贝，为st2新开辟一个空间存储数组的数据
	void Push(const DataType& data)
	{
		_array[_size] = data;
		_size++;
	}
	~Stack()
	{
		if (_array)//默认拷贝这里会显示_array这个数组的地址两次，意味着被销毁两次，自定义显式拷贝显示两个不同的地址
		{
			cout << &_array << " ~Stack" << endl;
			free(_array);
			_array = nullptr;
			_capacity = 0;
			_size = 0;
		}
	}
};

int main()
{
	Stack s1;
	s1.Push(1);
	s1.Push(2);
	s1.Push(3);
	s1.Push(4);

	Stack s2(s1);//默认的拷贝函数，浅拷贝，会使s1和s2中的指针指向同一块空间，在函数结束析构时，针对同一块空间会析构两次，造成崩溃
	return 0;

}

const引用参数

• 必须使用const T&参数：

1. 避免修改原对象
2. 支持临时对象复制
3. 允许绑定到非const对象

• 错误形式：Vector(Vector other)（值传递导致无限递归）

总结：

• 如果没有资源管理，一般情况下不需要写拷贝构造函数，默认生成的的拷贝构造函数就可以了，如Date。
• 一般情况下不需要显示写析构函数的就不需要写拷贝构造函数。
• 如果内部有指针或一些值指向资源，需要显示写析构释放，通常就需要显示写构造函数完成深拷贝。
• 如果成员都是自定义类型且没有指向资源，一般默认生成的拷贝构造函数就可以了。