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C++中的拷贝构造器（Copy Constructor）

article 2025/2/3 15:40:01

在C++中，拷贝构造器（Copy Constructor）是一种特殊的构造函数，用于创建一个新对象，该对象是另一个同类型对象的副本。当使用一个已存在的对象来初始化一个新对象时，拷贝构造器会被调用。

拷贝构造器的定义

拷贝构造器的一般形式如下：

class ClassName {
public:
    // 拷贝构造器
    ClassName(const ClassName& other) {
        // 实现对象成员的拷贝
    }
};

参数：拷贝构造器接受一个同类型对象的常量引用作为参数。使用常量引用是为了避免不必要的对象复制，同时确保原始对象不会被修改。
函数名：拷贝构造器的函数名与类名相同。

调用拷贝构造器的场景

使用一个对象初始化另一个对象

#include <iostream>

class Point {
private:
    int x;
    int y;
public:
    // 构造函数
    Point(int x = 0, int y = 0) : x(x), y(y) {}

    // 拷贝构造器
    Point(const Point& other) : x(other.x), y(other.y) {
        std::cout << "Copy constructor called" << std::endl;
    }

    void print() {
        std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;
    }
};

int main() {
    Point p1(1, 2);
    Point p2(p1); // 调用拷贝构造器
    p2.print();
    return 0;
}

对象作为函数参数按值传递

#include <iostream>

class Point {
private:
    int x;
    int y;
public:
    // 构造函数
    Point(int x = 0, int y = 0) : x(x), y(y) {}

    // 拷贝构造器
    Point(const Point& other) : x(other.x), y(other.y) {
        std::cout << "Copy constructor called" << std::endl;
    }

    void print() {
        std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;
    }
};

void func(Point p) {
    p.print();
}

int main() {
    Point p(1, 2);
    func(p); // 调用拷贝构造器
    return 0;
}

函数返回对象

#include <iostream>

class Point {
private:
    int x;
    int y;
public:
    // 构造函数
    Point(int x = 0, int y = 0) : x(x), y(y) {}

    // 拷贝构造器
    Point(const Point& other) : x(other.x), y(other.y) {
        std::cout << "Copy constructor called" << std::endl;
    }

    void print() {
        std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;
    }
};

Point createPoint() {
    Point p(1, 2);
    return p; // 调用拷贝构造器
}

int main() {
    Point p = createPoint();
    p.print();
    return 0;
}

默认拷贝构造器

如果没有为类显式定义拷贝构造器，编译器会自动生成一个默认的拷贝构造器。默认拷贝构造器会执行浅拷贝，即逐个复制对象的成员变量。

浅拷贝和深拷贝

浅拷贝：默认拷贝构造器执行的是浅拷贝，它只是简单地复制对象的成员变量。如果对象包含指针成员，浅拷贝会导致两个对象的指针指向同一块内存，当其中一个对象被销毁时，另一个对象的指针会变成悬空指针。
深拷贝：深拷贝会为新对象分配独立的内存，并将原始对象的数据复制到新的内存中。当类包含动态分配的内存时，需要显式定义拷贝构造器来实现深拷贝。

#include <iostream>
#include <cstring>

class MyString {
private:
    char* str;
public:
    // 构造函数
    MyString(const char* s = "") {
        if (s == nullptr) {
            str = new char[1];
            str[0] = '\0';
        } else {
            str = new char[strlen(s) + 1];
            strcpy(str, s);
        }
    }

    // 拷贝构造器（深拷贝）
    MyString(const MyString& other) {
        str = new char[strlen(other.str) + 1];
        strcpy(str, other.str);
        std::cout << "Deep copy constructor called" << std::endl;
    }

    // 析构函数
    ~MyString() {
        delete[] str;
    }

    void print() {
        std::cout << str << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyString s1("Hello");
    MyString s2(s1); // 调用深拷贝构造器
    s2.print();
    return 0;
}