C++中的拷貝建構函式詳解

C++拷貝建構函式（複製建構函式）詳解

拷貝和複製是一個意思，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、已經存在的資料建立出一份新的資料，最終的結果是多了一份相同的資料。例如，將 Word 檔案拷貝到U盤去影印店列印，將 D 盤的圖片拷貝到桌面以方便瀏覽，將重要的檔案上傳到百度網路硬碟以防止丟失等，都是「建立一份新資料」的意思。

在 C++ 中，拷貝並沒有脫離它本來的含義，只是將這個含義進行了“特化”，是指用已經存在的物件建立出一個新的物件。從本質上講，物件也是一份資料，因為它會佔用記憶體。

嚴格來說，物件的建立包括兩個階段，首先要分配記憶體空間，然後再進行初始化：

分配記憶體很好理解，就是在堆區、棧區或者全域性資料區留出足夠多的位元組。這個時候的記憶體還比較“原始”，沒有被“教化”，它所包含的資料一般是零值或者隨機值，沒有實際的意義。

初始化就是首次對記憶體賦值，讓它的資料有意義。注意是首次賦值，再次賦值不叫初始化。初始化的時候還可以為物件分配其他的資源（開啟檔案、連線網路、動態分配記憶體等），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。說白了，初始化就是呼叫建構函式。

很明顯，這裡所說的拷貝是在初始化階段進行的，也就是用其它物件的資料來初始化新物件的記憶體。

那麼，如何用拷貝的方式來初始化一個物件呢？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;
}
執行結果：
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串直接賦值給了 s1，實際上在內部進行了型別轉換，將 const char * 型別轉換為 string 型別後才賦值的。s4 也是類似的道理。

對於 s1、s2、s3、s4，都是將其它物件的資料拷貝給當前物件，以完成當前物件的初始化。

對於 func() 的形參 str，其實在定義時就為它分配了記憶體，但是此時並沒有初始化，只有等到呼叫 func() 時，才會將其它物件的資料拷貝給 str 以完成初始化。

當以拷貝的方式初始化一個物件時，會呼叫一個特殊的建構函式，就是拷貝建構函式（Copy Constructor）。

下面的例子演示了拷貝建構函式的定義和使用：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student{
public:
    Student(string name = "", int age = 0, float score = 0.0f);  //普通建構函式
    Student(const Student &stu);  //拷貝建構函式（宣告）
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){ }
//拷貝建構函式（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;  //呼叫拷貝建構函式
    Student stu3(stu1);  //呼叫拷貝建構函式
    stu1.display();
    stu2.display();
    stu3.display();
   
    return 0;
}

執行結果：

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 行是拷貝建構函式的宣告，第 20 行是拷貝建構函式的定義。拷貝建構函式只有一個引數，它的型別是當前類的參照，而且一般都是 const 參照。

1) 為什麼必須是當前類的參照呢？

如果拷貝建構函式的引數不是當前類的參照，而是當前類的物件，那麼在呼叫拷貝建構函式時，會將另外一個物件直接傳遞給形參，這本身就是一次拷貝，會再次呼叫拷貝建構函式，然後又將一個物件直接傳遞給了形參，將繼續呼叫拷貝建構函式……這個過程會一直持續下去，沒有盡頭，陷入死迴圈。

只有當引數是當前類的參照時，才不會導致再次呼叫拷貝建構函式，這不僅是邏輯上的要求，也是 C++ 語法的要求。

2) 為什麼是 const 參照呢？

拷貝建構函式的目的是用其它物件的資料來初始化當前物件，並沒有期望更改其它物件的資料，新增 const 限制後，這個含義更加明確了。

另外一個原因是，新增 const 限制後，可以將 const 物件和非 const 物件傳遞給形參了，因為非 const 型別可以轉換為 const 型別。如果沒有 const 限制，就不能將 const 物件傳遞給形參，因為 const 型別不能轉換為非 const 型別，這就意味著，不能使用 const 物件來初始化當前物件了。

以上面的 Student 類為例，將 const 去掉後，拷貝建構函式的原型變為：
Student::Student(Student &stu);

此時，下面的程式碼就會發生錯誤：

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

stu1 是 const 型別，在初始化 stu2、stu3 時，編譯器希望呼叫Student::Student(const Student &stu)，但是這個函數卻不存在，又不能將 const Student 型別轉換為 Student 型別去呼叫Student::Student(Student &stu)，所以最終呼叫失敗了。

當然，你也可以再新增一個引數為 const 參照的拷貝建構函式，這樣就不會出錯了。換句話說，一個類可以同時存在兩個拷貝建構函式，一個函數的引數為 const 參照，另一個函數的引數為非 const 參照。

預設拷貝建構函式

在前面的教學中，我們還沒有講解拷貝建構函式，但是卻已經在使用拷貝的方式建立物件了，並且也沒有引發什麼錯誤。這是因為，如果程式設計師沒有顯式地定義拷貝建構函式，那麼編譯器會自動生成一個預設的拷貝建構函式。這個預設的拷貝建構函式很簡單，就是使用“老物件”的成員變數對“新物件”的成員變數進行一一賦值，和上面 Student 類的拷貝建構函式非常類似。

對於簡單的類，預設拷貝建構函式一般是夠用的，我們也沒有必要再顯式地定義一個功能類似的拷貝建構函式。但是當類持有其它資源時，如動態分配的記憶體、開啟的檔案、指向其他資料的指標、網路連線等，預設拷貝建構函式就不能拷貝這些資源，我們必須顯式地定義拷貝建構函式，以完整地拷貝物件的所有資料。

總結

到此這篇關於C++中的拷貝建構函式詳解的文章就介紹到這了,更多相關C++拷貝建構函式內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！