轉(zhuǎn)自此處，貌似博主也是轉(zhuǎn)別人的
也許很多C++的初學(xué)者都知道什么是構(gòu)造函數(shù)，但是對(duì)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)（copy constructor）卻還很陌生。對(duì)于我來說，在寫代碼的時(shí)候能用得上復(fù)制構(gòu)造函數(shù)的機(jī)會(huì)并不多，不過這并不說明復(fù)制構(gòu)造函數(shù)沒什么用，其實(shí)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)能解決一些我們常常會(huì)忽略的問題。
為了說明復(fù)制構(gòu)造函數(shù)作用，我先說說我們?cè)诰幊虝r(shí)會(huì)遇到的一些問題。
對(duì)于C++中的函數(shù)，我們應(yīng)該很熟悉了，因?yàn)槠匠＝?jīng)常使用；對(duì)于類的對(duì)象，我們也很熟悉，因?yàn)槲覀円步?jīng)常寫各種各樣的類，使用各種各樣的對(duì)象；對(duì)于指針的
操作，我們也不陌生吧？嗯，如果你還不了解上面三個(gè)概念的話，我想這篇文章不太適合你，不過看看也無礙^_^。我們經(jīng)常使用函數(shù)，傳遞過各種各樣的參數(shù)給
函數(shù)，不過把對(duì)象（注意是對(duì)象，而不是對(duì)象的指針或?qū)ο蟮囊茫┊?dāng)作參數(shù)傳給函數(shù)的情況我們應(yīng)該比較少遇見吧，而且這個(gè)對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)還涉及到一些內(nèi)存分配的操作。嗯，這樣會(huì)有什么問題呢？
把參數(shù)傳遞給函數(shù)有三種方法，一種是值傳遞，一種是傳地址，還有一種
是傳引用。前者與后兩者不同的地方在于：當(dāng)使用值傳遞的時(shí)候，會(huì)在函數(shù)里面生成傳遞參數(shù)的一個(gè)副本，這個(gè)副本的內(nèi)容是按位從原始參數(shù)那里復(fù)制過來的，兩者
的內(nèi)容是相同的。當(dāng)原始參數(shù)是一個(gè)類的對(duì)象時(shí)，它也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象的副本，不過在這里要注意。一般對(duì)象產(chǎn)生時(shí)都會(huì)觸發(fā)構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行，但是在產(chǎn)生對(duì)象的副
本時(shí)卻不會(huì)這樣，這時(shí)執(zhí)行的是對(duì)象的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。為什么會(huì)這樣？嗯，一般的構(gòu)造函數(shù)都是會(huì)完成一些成員屬性初始化的工作，在對(duì)象傳遞給某一函數(shù)之前，對(duì)
象的一些屬性可能已經(jīng)被改變了，如果在產(chǎn)生對(duì)象副本的時(shí)候再執(zhí)行對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)，那么這個(gè)對(duì)象的屬性又再恢復(fù)到原始狀態(tài)，這并不是我們想要的。所以在產(chǎn)生對(duì)象副本的時(shí)候，構(gòu)造函數(shù)不會(huì)被執(zhí)行，被執(zhí)行的是一個(gè)默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢要返回的時(shí)候，對(duì)象副本會(huì)執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)，
如果你的析構(gòu)函數(shù)是空的話，
就不會(huì)發(fā)生什么問題，但一般的析構(gòu)函數(shù)都是要完成一些清理工作，如釋放指針?biāo)赶虻膬?nèi)存空間。這時(shí)候問題就可能要出現(xiàn)了。假如你在構(gòu)造函數(shù)里面為一個(gè)指針
變量分配了內(nèi)存，在析構(gòu)函數(shù)里面釋放分配給這個(gè)指針?biāo)赶虻膬?nèi)存空間，那么在把對(duì)象傳遞給函數(shù)至函數(shù)結(jié)束返回這一過程會(huì)發(fā)生什么事情呢？首先有一個(gè)對(duì)象的
副本產(chǎn)生了，這個(gè)副本也有一個(gè)指針，它和原始對(duì)象的指針是指向同塊內(nèi)存空間的。函數(shù)返回時(shí)，對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)被執(zhí)行了，即釋放了對(duì)象副本里面指針?biāo)赶虻膬?nèi)
存空間，但是這個(gè)內(nèi)存空間對(duì)原始對(duì)象還是有用的啊，就程序本身而言，這是一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。然而錯(cuò)誤還沒結(jié)束，當(dāng)原始對(duì)象也被銷毀的時(shí)候，析構(gòu)函數(shù)再次執(zhí)
行，對(duì)同一塊系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存空間釋放兩次是一個(gè)未知的操作，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的錯(cuò)誤。
上面說的就是我們會(huì)遇到的問題。解決問題的方法是什么呢？首先我們想
到的是不要以傳值的方式來傳遞參數(shù)，我們可以用傳地址或傳引用。沒錯(cuò)，這樣的確可以避免上面的情況，而且在允許的情況下，傳地址或傳引用是最好的方法，但
這并不適合所有的情況，有時(shí)我們不希望在函數(shù)里面的一些操作會(huì)影響到函數(shù)外部的變量。那要怎么辦呢？可以利用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)來解決這一問題。復(fù)制構(gòu)造函數(shù)就是在產(chǎn)生對(duì)象副本的時(shí)候執(zhí)行的，我們可以定義自己的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。在復(fù)制構(gòu)造函數(shù)里面我們申請(qǐng)一個(gè)新的內(nèi)存空間來保存構(gòu)造函數(shù)里面的那個(gè)指針?biāo)赶虻膬?nèi)容。這樣在執(zhí)行對(duì)象副本的析構(gòu)函數(shù)時(shí)，釋放的就是復(fù)制構(gòu)造函數(shù)里面所申請(qǐng)的那個(gè)內(nèi)存空間。
除了將對(duì)象傳遞給函數(shù)時(shí)會(huì)存在以上問題，還有一種情況也會(huì)存在以上問題，就是當(dāng)函數(shù)返回對(duì)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)對(duì)象，這個(gè)臨時(shí)對(duì)象和對(duì)象的副本性質(zhì)差不多。
拷貝構(gòu)造函數(shù)，經(jīng)常被稱作X(X&)，是一種特殊的構(gòu)造函數(shù)，他由編譯器調(diào)用來完成一些基于同一類的其他對(duì)象的構(gòu)件及初始化。它的唯一的一個(gè)參數(shù)（對(duì)象的引用）是不可變的（因?yàn)槭莄onst型的）。這個(gè)函數(shù)經(jīng)常用在函數(shù)調(diào)用期間于用戶定義類型的值傳遞及返回。拷貝構(gòu)造函數(shù)要調(diào)用基類的拷貝構(gòu)造函數(shù)和成員函數(shù)。如果可以的話，它將用常量方式調(diào)用，另外，也可以用非常量方式調(diào)用。
在C++中，下面三種對(duì)象需要拷貝的情況。因此，拷貝構(gòu)造函數(shù)將會(huì)被調(diào)用。
1)． 一個(gè)對(duì)象以值傳遞的方式傳入函數(shù)體
2)． 一個(gè)對(duì)象以值傳遞的方式從函數(shù)返回
3)． 一個(gè)對(duì)象需要通過另外一個(gè)對(duì)象進(jìn)行初始化
以
上的情況需要拷貝構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用。如果在前兩種情況不使用拷貝構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)指針指向已經(jīng)被刪除的內(nèi)存空間。對(duì)于第三種情況來說，初始化和賦值的不同含義是構(gòu)造函數(shù)調(diào)用的原因。事實(shí)上，拷貝構(gòu)造函數(shù)是由普通構(gòu)造函數(shù)和賦值操作符共同實(shí)現(xiàn)的。描述拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運(yùn)算符的異同的參考資料有很多。
拷貝構(gòu)造函數(shù)不可以改變它所引用的對(duì)象，其原因如下：當(dāng)一個(gè)對(duì)象以傳遞值的方式傳一個(gè)函數(shù)的時(shí)候，拷貝構(gòu)造函數(shù)自動(dòng)的被調(diào)用來生成函數(shù)中的對(duì)象。如果一個(gè)對(duì)象是被傳入自己的拷貝構(gòu)造函數(shù)，它的拷貝構(gòu)造函數(shù)將會(huì)被調(diào)用來拷貝這個(gè)對(duì)象這樣復(fù)制才可以傳入它自己的拷貝構(gòu)造函數(shù)，這會(huì)導(dǎo)致無限循
環(huán)。
除了當(dāng)對(duì)象傳入函數(shù)的時(shí)候被隱式調(diào)用以外，拷貝構(gòu)造函數(shù)在對(duì)象被函數(shù)返回的時(shí)候也同樣的被調(diào)用。換句話說，你從函數(shù)返回得到的只是對(duì)象的一份拷貝。但是同樣的，拷貝構(gòu)造函數(shù)被正確的調(diào)用了，你不必?fù)?dān)心。
如果在類中沒有顯式的聲明一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)，那么，編譯器會(huì)私下里為你制定一個(gè)函數(shù)來進(jìn)行對(duì)象之間的位拷貝（bitwise
copy）。這個(gè)隱含的拷貝構(gòu)造函數(shù)簡(jiǎn)單的關(guān)聯(lián)了所有的類成員。許多作者都會(huì)提及這個(gè)默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)。注意到這個(gè)隱式的拷貝構(gòu)造函數(shù)和顯式聲明的拷貝構(gòu)造函數(shù)的不同在于對(duì)于成員的關(guān)聯(lián)方式。顯式聲明的拷貝構(gòu)造函數(shù)關(guān)聯(lián)的只是被實(shí)例化的類成員的缺省構(gòu)造函數(shù)除非另外一個(gè)構(gòu)造函數(shù)在類初始化或者在構(gòu)造列表的時(shí)候被調(diào)用。
拷貝構(gòu)造函數(shù)使程序更加有效率，因?yàn)樗挥迷贅?gòu)造一個(gè)對(duì)象的時(shí)候改變構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)列表。設(shè)計(jì)拷貝構(gòu)造函數(shù)是一個(gè)良好的風(fēng)格，即使是編譯系統(tǒng)提供的幫助你申請(qǐng)內(nèi)存默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)。事實(shí)上，默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)可以應(yīng)付許多情況。
附另外一篇關(guān)于復(fù)制構(gòu)造函數(shù)的文章：
對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單變量的初始化方法是用一個(gè)常量或變量初始化另一個(gè)變量，例如：
int m = 80；
int n = m；
我們已經(jīng)會(huì)用構(gòu)造函數(shù)初始化對(duì)象，那么我們能不能象簡(jiǎn)單變量的初始化一樣，直接用一個(gè)對(duì)象來初始化另一個(gè)對(duì)象呢？答案是肯定的。我們以前面定義的Point類為例：
Point pt1(15, 25);
Point pt2 = pt1;
后一個(gè)語句也可以寫成：
Point pt2( pt1);
它
是用pt1初始化pt2，此時(shí)，pt2各個(gè)成員的值與pt1各個(gè)成員的值相同，也就是說，pt1各個(gè)成員的值被復(fù)制到pt2相應(yīng)的成員當(dāng)中。在這個(gè)初始化
過程當(dāng)中，實(shí)際上調(diào)用了一個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)我們沒有顯式定義一個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)時(shí)，編譯器會(huì)隱式定義一個(gè)缺省的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，它是一個(gè)內(nèi)聯(lián)的、公有的成
員，它具有下面的原型形式：
Point:: Point (const Point &);
可見，復(fù)制構(gòu)造函數(shù)與構(gòu)造函數(shù)的不同之處在于形參，前者的形參是Point對(duì)象的引用，其功能是將一個(gè)對(duì)象的每一個(gè)成員復(fù)制到另一個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的成員當(dāng)中。
雖然沒有必要，我們也可以為Point類顯式定義一個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)：
Point:: Point (const Point &pt)
{
xVal=pt. xVal;
yVal=pt. yVal;
}
如果一個(gè)類中有指針成員，使用缺省的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)初始化對(duì)象就會(huì)出現(xiàn)問題。為了說明存在的問題，我們假定對(duì)象A與對(duì)象B是相同的類，有一個(gè)指針成員，指
向?qū)ο驝。當(dāng)用對(duì)象B初始化對(duì)象A時(shí)，缺省的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將B中每一個(gè)成員的值復(fù)制到A的對(duì)應(yīng)的成員當(dāng)中，但并沒有復(fù)制對(duì)象C。也就是說，對(duì)象A和對(duì)象B
中的指針成員均指向?qū)ο驝，實(shí)際上，我們希望對(duì)象C也被復(fù)制，得到C的對(duì)象副本D。否則，當(dāng)對(duì)象A和B銷毀時(shí)，會(huì)對(duì)對(duì)象C的內(nèi)存區(qū)重復(fù)釋放，而導(dǎo)致錯(cuò)誤。
為了使對(duì)象C也被復(fù)制，就必須顯式定義復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。下面我們以string類為例說明，如何定義這個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。
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例題
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例10-11 |
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1 class String
2 {
3 public:
4 String(); //構(gòu)造函數(shù)
5 String(const String &s); //復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
6 ~String(); //析構(gòu)函數(shù)
7
8 // 接口函數(shù)
9 void set(char const *data);
10 char const *get(void);
11
12 private:
13 char *str; //數(shù)據(jù)成員ptr指向分配的字符串
14 };
15 String ::String(const String &s)
16 {
17 str = new char[strlen(s.str) + 1];
18 strcpy(str, s.str);
19 }
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我們也常用無名對(duì)象初始化另一個(gè)對(duì)象，例如：
Point pt = Point(10, 20);
類名直接調(diào)用構(gòu)造函數(shù)就生成了一個(gè)無名對(duì)象，上式用左邊的無名對(duì)象初始化右邊的pt對(duì)象。
構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用通常發(fā)生在以下三種情況，第一種情況就是我們上面看到的：用一個(gè)對(duì)象初始化另一個(gè)對(duì)象時(shí)；第二種情況是當(dāng)對(duì)象作函數(shù)參數(shù)，實(shí)參傳給形參時(shí)；第三種情況是程序運(yùn)行過程中創(chuàng)建其它臨時(shí)對(duì)象時(shí)。下面我們?cè)倥e一個(gè)例子，就第二種情況和第三種情況進(jìn)行說明：
Point foo(Point pt)
{
…
return pt;
}
void main()
{
Point pt1 = Point(10, 20);
Point pt2;
…
pt2=foo(pt);
…
}
在main函數(shù)中調(diào)用foo函數(shù)時(shí)，實(shí)參pt傳給形參pt，將實(shí)參pt復(fù)制給形參pt，要調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，當(dāng)函數(shù)foo返回時(shí)，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)pt的臨時(shí)對(duì)象，此時(shí)也要調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。
缺省的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)
在類的定義中，如果沒有顯式定義復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，C++編譯器會(huì)自動(dòng)地定義一個(gè)缺省的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。下面是使用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)的一個(gè)例子：
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例題
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例10-12 |
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1 #include <iostream.h>
2 #include <string.h>
3 class withCC
4 {
5 public:
6 withCC(){}
7 withCC(const withCC&)
8 {
9 cout<<"withCC(withCC&)"<<endl;
10 }
11 };
12
13 class woCC
14 {
15 enum{bsz = 100};
16 char buf[bsz];
17 public:
18 woCC(const char* msg = 0)
19 {
20 memset(buf, 0, bsz);
21 if(msg) strncpy(buf, msg, bsz);
22 }
23 void print(const char* msg = 0)const
24 {
25 if(msg) cout<<msg<<":";
26 cout<<buf<<endl;
27 }
28 };
29
30 class composite
31 {
32 withCC WITHCC;
33 woCC WOCC;
34 public:
35 composite() : WOCC("composite()"){}
36 void print(const char* msg = 0)
37 {
38 WOCC.print(msg);
39 }
40 };
41
42 void main()
43 {
44 composite c;
45 c.print("contents of c");
46 cout<<"calling composite copy-constructor"<<endl;
47 composite c2 = c;
48 c2.print("contents of c2");
49 }
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類withCC有一個(gè)復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，類woCC和類composite都沒有顯式定義復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。如果在類中沒有顯式定義復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，則編譯器將自動(dòng)地創(chuàng)建一個(gè)缺省的構(gòu)造函數(shù)。不過在這種情況下，這個(gè)構(gòu)造函數(shù)什么也不作。
類composite既含有withCC類的成員對(duì)象又含有woCC類的成員對(duì)象，它使用無參的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建withCC類的對(duì)象WITHCC（注意內(nèi)嵌的對(duì)象WOCC的初始化方法）。
在main()函數(shù)中，語句：
composite c2 = c;
通過對(duì)象C初始化對(duì)象c2，缺省的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)被調(diào)用。
最好的方法是創(chuàng)建自己的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)而不要指望編譯器創(chuàng)建，這樣就能保證程序在我們自己的控制之下。