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CPP从入门到入土之类和对象Ⅲ

article 2025/3/30 15:32:56

拷贝构造函数

拷贝构造函数是一个已经存在的对象去初始化一个新的对象时，调用的函数
例如：
假设我有一个盒子，里面装了一个苹果

拷贝构造函数的特点

拷贝构造函数是构造函数的一个重载
拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用,例如一个日期类的拷贝构造：

// err: “Date”: 非法的复制构造函数: 第一个参数不应是“Date”
// Date(Date d);

// 拷贝构造函数
Date(Date& d) {
	_year = d._year;
	_month = d._month;
	_day = d._day;
}

如果使用传值调用的方式，编译器会直接报错，因为会引发无穷递归

拷贝构造函数也可以有多个参数，但是第一个参数必须是类类型对象的引用，后面的参数必须要有缺省值

cpp规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造，所以上图的自定义类型传值传参和传值返回都会调用拷贝构造
如果没有显式定义拷贝构造，编译器会默认生成拷贝构造函数 自动生成的拷贝构造对内置类型成员变量会完成浅拷贝（又叫值拷贝） 即一个字节一个字节拷贝，对自定义类型成员变量会调用它的拷贝构造

我们需要详细讲一下浅拷贝和深拷贝

浅拷贝与深拷贝

默认拷贝构造函数的行为

// 浅拷贝和深拷贝
class Stack {
public:
	// 没有显式写拷贝构造，默认生成的拷贝构造：
	Stack(Stack& ST) {
		_a = ST._a; // 直接复制指针地址，浅拷贝
		_size = ST._size;
		_capacity = ST._capacity;
	}
private:
	int* _a;
	int _size;
	int _capacity;
};

// 假设有以下代码，其实编译器已经报错了
int main() {
	Stack st1;
	st1.Push(1);
	st1.Push(2);

	Stack st2 = st1;  // 调用默认拷贝构造函数（浅拷贝）
}

问题分析
这是报错信息：

我们不管报错，来分析一下
此时，st1和st2的成员变量状态如下：

st1._a和st2._a指向同一块内存地址（浅拷贝直接复制了指针值）

st1._size 和 st2._size 相同。
st1._capacity 和 st2._capacity 相同

析构时崩溃的原因
当 st1 和 st2 离开作用域时，它们的析构函数会被依次调用：

~Stack() {
    free(_a);  // 释放 _a 指向的数组
    _a = nullptr;
}

具体过程：

st2 先析构：
st2._a 指向的内存被释放。
st1 再析构：
st1._a 现在指向一块已经被释放的内存，再次调用 free() 会导致 重复释放（double free），引发程序崩溃

图解
** 解决方案：深拷贝**
为 Stack 类显式实现深拷贝构造函数，让每个对象拥有独立的资源：

	//1. 分配内存
		_a = (int*)malloc(sizeof(ST.capacity));
		 if(_a == nullptr){
			 perror("malloc() err");
			 return;
		 }	
	 // 2. 复制数据
		 memcpy(_a, ST._a, sizeof(int) * ST._size);
	 // 3. 复制其他成员
		 _size = ST._size;
		 _capacity = ST._capacity;
}

在编译器生成的默认拷贝构造函数中，内置类型是按照字节方式直接拷贝的，而自定义类型是调用其拷贝构造函数完成的
6. 总结

如果没有需要管理的资源，一般情况下不写拷贝构造函数默认生成的即可，例如日期类
如果都是自定义类型成员，内置类型成员没有指向资源，默认生成的即可
一般情况下，不用显式写析构函数，就不用写拷贝构造
如果内部有指针或者一些值指向的资源，需要显式写析构释放，就要显式写构造完成深拷贝

野引用

传值返回会产生一个临时对象调用拷贝构造，传引用返回，返回的时返回对象的别名（引用），没有产生拷贝。但是如果返回对象是一个当前函数局部域的局部对象，函数结束之后就销毁了，那么使用引用返回就是有问题的，这时的引用相当于一个野引用，类似野指针。传引用返回会减少拷贝，但是一定要确保返回对象在函数结束之前还存在，才能传引用返回

// 传值返回
Date Func1() {
	Date tmp(2024, 7, 5);
	tmp.Print();
	return tmp;
}
// 传引用返回
Date& Func2(){
	Date tmp(2024, 7, 5);
	tmp.Print();
	return tmp;
}

int main(){
	// Func返回了一个局部对象tmp的引用作为返回值
	// Func2函数结束，tmp对象被销毁，相当于野引用
	Date ret2 = Func2();
	ret2.Print();
	cout << "*******************************" << endl;
	Date ret1 = Func1();
	ret1.Print();

	return 0;
}

输出结果：在这里插入图片描述