C++拷贝（复制）构造函数详解

⼀. 什么是拷贝构造函数

⾸先对于普通类型的对象来说，它们之间的复制是很简单的，例如：

[c-sharp]

1. int a = 100; 2. int b = a;

⽽类对象与普通对象不同，类对象内部结构⼀般较为复杂，存在各种成员变量。下⾯看⼀个类对象拷贝的简单例⼦。

[c-sharp]

1. #include 2. using namespace std; 3.

4. class CExample { 5. private: 6. 　int a; 7. public:

8. //构造函数

9. 　CExample(int b) 10. 　{ a = b;} 11.

12. //⼀般函数 13. 　void Show () 14. 　{

15. cout<19. int main() 20. {

21. 　CExample A(100);

22. 　CExample B = A; //注意这⾥的对象初始化要调⽤拷贝构造函数，⽽⾮赋值 23. 　 B.Show (); 24. 　return 0; 25. }

运⾏程序，屏幕输出100。从以上代码的运⾏结果可以看出，系统为对象 B 分配了内存并完成了与对象 A 的复制过程。就类对象⽽⾔，相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。下⾯举例说明拷贝构造函数的⼯作过程。

[c-sharp]

1. #include 2. using namespace std; 3.

4. class CExample { 5. private: 6. int a; 7. public:

8. //构造函数

9. CExample(int b) 10. { a = b;} 11.

12. //拷贝构造函数

13. CExample(const CExample& C) 14. {

15. a = C.a; 16. } 17.

18. //⼀般函数 19. void Show () 20. {

21. cout<25. int main() 26. {

27. CExample A(100);

28. CExample B = A; // CExample B(A); 也是⼀样的 29. B.Show (); 30. return 0; 31. }

CExample(const CExample& C)　就是我们⾃定义的拷贝构造函数。可见，拷贝构造函数是⼀种特殊的构造函数，函数的名称必须和类名称⼀致，它必须的⼀个参数是本类型的⼀个引⽤变量。

⼆. 拷贝构造函数的调⽤时机

在C++中，下⾯三种对象需要调⽤拷贝构造函数！1. 对象以值传递的⽅式传⼊函数参数

[c-sharp]

1. class CExample 2. {

3. private: 4. int a; 5.

6. public: 7. //构造函数

8. CExample(int b) 9. {

10. a = b;

11. cout<<\"creat: \"<14. //拷贝构造

15. CExample(const CExample& C) 16. {

17. a = C.a;

18. cout<<\"copy\"<21. //析构函数 22. ~CExample() 23. {

24. cout<< \"delete: \"<27. void Show ()

28. {

29. cout<33. //全局函数，传⼊的是对象 34. void g_Fun(CExample C) 35. {

36. cout<<\"test\"<39. int main() 40. {

41. CExample test(1); 42. //传⼊对象 43. g_Fun(test); 44.

45. return 0; 46. }

调⽤g_Fun()时，会产⽣以下⼏个重要步骤：

(1).test对象传⼊形参时，会先会产⽣⼀个临时变量，就叫 C 吧。

(2).然后调⽤拷贝构造函数把test的值给C。 整个这两个步骤有点像：CExample C(test);(3).等g_Fun()执⾏完后, 析构掉 C 对象。

2. 对象以值传递的⽅式从函数返回

[c-sharp]

1. class CExample 2. {

3. private: 4. int a; 5.

6. public: 7. //构造函数

8. CExample(int b) 9. {

10. a = b; 11. } 12.

13. //拷贝构造

14. CExample(const CExample& C) 15. {

16. a = C.a;

17. cout<<\"copy\"<20. void Show () 21. {

22. cout<26. //全局函数

27. CExample g_Fun() 28. {

29. CExample temp(0); 30. return temp; 31. } 32.

33. int main() 34. {

35. g_Fun(); 36. return 0; 37. }

当g_Fun()函数执⾏到return时，会产⽣以下⼏个重要步骤：(1). 先会产⽣⼀个临时变量，就叫XXXX吧。

(2). 然后调⽤拷贝构造函数把temp的值给XXXX。整个这两个步骤有点像：CExample XXXX(temp);(3). 在函数执⾏到最后先析构temp局部变量。(4). 等g_Fun()执⾏完后再析构掉XXXX对象。

3. 对象需要通过另外⼀个对象进⾏初始化；[c-sharp]

1. CExample A(100); 2. CExample B = A; 3. // CExample B(A);

后两句都会调⽤拷贝构造函数。

三. 浅拷贝和深拷贝1. 默认拷贝构造函数

很多时候在我们都不知道拷贝构造函数的情况下，传递对象给函数参数或者函数返回对象都能很好的进⾏，这是因为编译器会给我们⾃动产⽣⼀个拷贝构造函数，这就是“默认拷贝构造函数”，这个构造函数很简单，仅仅使⽤“⽼对象”的数据成员的值对“新对象”的数据成员⼀⼀进⾏赋值，它⼀般具有以下形式：

[c-sharp]

1. Rect::Rect(const Rect& r) 2. {

3. width = r.width; 4. height = r.height; 5. }

当然，以上代码不⽤我们编写，编译器会为我们⾃动⽣成。但是如果认为这样就可以解决对象的复制问题，那就错了，让我们来考虑以下⼀段代码：[c-sharp]

1. class Rect 2. {

3. public:

4. Rect() // 构造函数，计数器加1 5. {

6. count++; 7. }

8. ~Rect() // 析构函数，计数器减1 9. {

10. count--; 11. }

12. static int getCount() // 返回计数器的值 13. {

14. return count; 15. } 16. private: 17. int width; 18. int height;

19. static int count; // ⼀静态成员做为计数器 20. }; 21.

22. int Rect::count = 0; // 初始化计数器 23.

24. int main() 25. {

26. Rect rect1;

27. cout<<\"The count of Rect: \"<29. Rect rect2(rect1); // 使⽤rect1复制rect2，此时应该有两个对象 30. cout<<\"The count of Rect: \"<32. return 0; 33. }

　　这段代码对前⾯的类，加⼊了⼀个静态成员，⽬的是进⾏计数。在主函数中，⾸先创建对象rect1，输出此时的对象个数，然后使⽤rect1复制出对象rect2，再输出此时的对象个数，按照理解，此时应该有两个对象存在，但实际程序运⾏时，输出的都是1，反应出只有1个对象。此外，在销毁对象时，由于会调⽤销毁两个对象，类的析构函数会调⽤两次，此时的计数器将变为负数。说⽩了，就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。

出现这些问题最根本就在于在复制对象时，计数器没有递增，我们重新编写拷贝构造函数，如下：[c-sharp]

1. class Rect 2. {

3. public:

4. Rect() // 构造函数，计数器加1 5. {

6. count++; 7. }

8. Rect(const Rect& r) // 拷贝构造函数 9. {

10. width = r.width; 11. height = r.height;

12. count++; // 计数器加1 13. }

14. ~Rect() // 析构函数，计数器减1 15. {

16. count--; 17. }

18. static int getCount() // 返回计数器的值 19. {

20. return count; 21. } 22. private: 23. int width; 24. int height;

25. static int count; // ⼀静态成员做为计数器 26. }; 2. 浅拷贝

所谓浅拷贝，指的是在对象复制时，只对对象中的数据成员进⾏简单的赋值，默认拷贝构造函数执⾏的也是浅拷贝。⼤多情况下“浅拷贝”已经能很好地⼯作了，但是⼀旦对象存在了动态成员，那么浅拷贝就会出问题了，让我们考虑如下⼀段代码：[c-sharp]

1. class Rect 2. {

3. public:

4. Rect() // 构造函数，p指向堆中分配的⼀空间

5. {

6. p = new int(100); 7. }

8. ~Rect() // 析构函数，释放动态分配的空间 9. {

10. if(p != NULL) 11. {

12. delete p; 13. } 14. } 15. private: 16. int width; 17. int height;

18. int *p; // ⼀指针成员 19. }; 20.

21. int main() 22. {

23. Rect rect1;

24. Rect rect2(rect1); // 复制对象 25. return 0; 26. }

在这段代码运⾏结束之前，会出现⼀个运⾏错误。原因就在于在进⾏对象复制时，对于动态分配的内容没有进⾏正确的操作。我们来分析⼀下：

在运⾏定义rect1对象后，由于在构造函数中有⼀个动态分配的语句，因此执⾏后的内存情况⼤致如下：

在使⽤rect1复制rect2时，由于执⾏的是浅拷贝，只是将成员的值进⾏赋值，这时 rect1.p= rect2.p，也即这两个指针指向了堆⾥的同⼀个空间，如下图所⽰：

当然，这不是我们所期望的结果，在销毁对象时，两个对象的析构函数将对同⼀个内存空间释放两次，这就是错误出现的原因。我们需要的不是两个p有相同的值，⽽是两个p指向的空间有相同的值，解决办法就是使⽤“深拷贝”。

3. 深拷贝

在“深拷贝”的情况下，对于对象中动态成员，就不能仅仅简单地赋值了，⽽应该重新动态分配空间，如上⾯的例⼦就应该按照如下的⽅式进⾏处理：[c-sharp]

1. class Rect 2. {

3. public:

4. Rect() // 构造函数，p指向堆中分配的⼀空间 5. {

6. p = new int(100); 7. }

8. Rect(const Rect& r) 9. {

10. width = r.width; 11. height = r.height;

12. p = new int; // 为新对象重新动态分配空间 13. *p = *(r.p); 14. }

15. ~Rect() // 析构函数，释放动态分配的空间 16. {

17. if(p != NULL) 18. {

19. delete p; 20. } 21. } 22. private: 23. int width; 24. int height;

25. int *p; // ⼀指针成员 26. };

此时，在完成对象的复制后，内存的⼀个⼤致情况如下：

此时rect1的p和rect2的p各⾃指向⼀段内存空间，但它们指向的空间具有相同的内容，这就是所谓的“深拷贝”。

3. 防⽌默认拷贝发⽣

通过对对象复制的分析，我们发现对象的复制⼤多在进⾏“值传递”时发⽣，这⾥有⼀个⼩技巧可以防⽌按值传递——声明⼀个私有拷贝构造函数。甚⾄不必去定义这个拷贝构造函数，这样因为拷贝构造函数是私有的，如果⽤户试图按值传递或函数返回该类对象，将得到⼀个编译错误，从⽽可以避免按值传递或返回对象。

[c-sharp]

1. // 防⽌按值传递 2. class CExample 3. {

4. private: 5. int a; 6.

7. public:

8. //构造函数

9. CExample(int b) 10. {

11. a = b;

12. cout<<\"creat: \"<15. private:

16. //拷贝构造，只是声明

17. CExample(const CExample& C); 18.

19. public:

20. ~CExample() 21. {

22. cout<< \"delete: \"<25. void Show () 26. {

27. cout<31. //全局函数

32. void g_Fun(CExample C) 33. {

34. cout<<\"test\"<37. int main() 38. {

39. CExample test(1);

40. //g_Fun(test); 按值传递将出错 41.

42. return 0; 43. }

四. 拷贝构造函数的⼏个细节

1. 拷贝构造函数⾥能调⽤private成员变量吗?

解答：这个问题是在⽹上见的，当时⼀下⼦有点晕。其时从名⼦我们就知道拷贝构造函数其时就是⼀个特殊的构造函数，操作的还是⾃⼰类的成员变量，所以不受private的限制。

2. 以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?

[c-sharp]

1. X::X(const X&); 2. X::X(X);

3. X::X(X&, int a=1);

4. X::X(X&, int a=1, int b=2);

解答：对于⼀个类X, 如果⼀个构造函数的第⼀个参数是下列之⼀:a) X&

b) const X&c) volatile X&

d) const volatile X&

且没有其他参数或其他参数都有默认值,那么这个函数是拷贝构造函数.

[c-sharp]

1. X::X(const X&); //是拷贝构造函数 2. X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数

3. X::X(X&, int a=1, int b=2); //当然也是拷贝构造函数

3. ⼀个类中可以存在多于⼀个的拷贝构造函数吗?解答：类中可以存在超过⼀个拷贝构造函数。

[c-sharp]

1. class X { 2. public:

3. X(const X&); // const 的拷贝构造 4. X(X&); // ⾮const的拷贝构造 5. };

注意,如果⼀个类中只存在⼀个参数为 X& 的拷贝构造函数,那么就不能使⽤const X或volatile X的对象实⾏拷贝初始化.

[c-sharp]

1. class X { 2. public: 3. X(); 4. X(X&); 5. }; 6.

7. const X cx; 8. X x = cx; // error

如果⼀个类中没有定义拷贝构造函数,那么编译器会⾃动产⽣⼀个默认的拷贝构造函数。这个默认的参数可能为 X::X(const X&)或 X::X(X&),由编译器根据上下⽂决定选择哪⼀个。