拷贝构造函数
- 前言
- 一、拷贝构造函数概念
-
- 理解
- 定义
- 二、拷贝构造函数的特征
- 三、注意要点
-
- 写法
- 实践
- 传址返回与引用返回的区别
-
- 传址返回
- 引用返回
- 传值返回和传址返回的对比
- 总结
- 测试
前言
类的6个默认成员函数：如果一个类中什么成员都没有，简称为空类。
空类中真的什么都没有吗？并不是，任何类在什么都不写时，编译器会自动生成以下6个默认成员函数。
默认成员函数：用户没有显式实现，编译器会生成的成员函数称为默认成员函数。
class Date {};
一、拷贝构造函数概念
理解
在现实生活中，可能存在一个与你一样的自己，我们称其为双胞胎。
那在创建对象时，可否创建一个与已存在对象一某一样的新对象呢？
定义
拷贝构造函数：只有单个形参，该形参是对本类类型对象的引用(一般常用const修饰)，在用已存在的类类型对象创建新对象时由编译器自动调用。
C++拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，用于创建对象时，使用一个已有对象的内容来初始化新的对象。它接受一个同类对象作为参数，并按照该对象的数据成员的值来创建新的对象。
拷贝构造函数通常用于以下情况：
- 在创建对象时，使用同类已有对象的值来初始化新对象。
- 以值传递方式将对象传递给函数。
- 以值返回方式从函数返回对象。
拷贝构造函数的定义形式为：
类名(const 类名&obj)
{
// 构造函数的实现
}
其中，类名是要创建的对象的类名，obj是要拷贝的对象。
拷贝构造函数的工作原理是将obj的数据成员的值复制给新创建的对象。这意味着新对象的数据成员会与原对象具有相同的值，但是它们是独立的，改变其中一个对象的数据成员的值不会影响另一个对象的数据成员。
如果没有显式定义拷贝构造函数，编译器会提供一个默认的拷贝构造函数。默认的拷贝构造函数执行的是浅拷贝，即简单地将原对象的值复制给新对象的数据成员。如果类中包含指针类型的数据成员，需要自己定义拷贝构造函数，进行深拷贝，确保指针指向的对象也被复制。
注意，拷贝构造函数是类成员函数，通常定义在类的公有部分。拷贝构造函数是通过对象名来调用的，而不是通过函数名来调用。
二、拷贝构造函数的特征
拷贝构造函数也是特殊的成员函数，其特征如下：
- 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
- 拷贝构造函数的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为会引发无穷递归调用。
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// Date(const Date& d) // 正确写法
Date(const Date d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(d1);
return 0;
}
3. 若未显式定义，编译器会生成默认的拷贝构造函数。 默认的拷贝构造函数对象按内存存储按字节序完成拷贝，这种拷贝叫做浅拷贝，或者值拷贝。
和构造函数不一样，构造函数内置类型不会初始化，拷贝构造函数会初始化
class Time
{
public:
Time()
{
_hour = 1;
_minute = 1;
_second = 1;
}
Time(const Time& t)
{
_hour = t._hour;
_minute = t._minute;
_second = t._second;
cout << "Time::Time(const Time&)" << endl;
}
private:
int _hour;
int _minute;
int _second;
};
class Date
{
private:
// 基本类型(内置类型)
int _year = 1970;
int _month = 1;
int _day = 1;
// 自定义类型
Time _t;
};
int main()
{
Date d1;
// 用已经存在的d1拷贝构造d2，此处会调用Date类的拷贝构造函数
// 但Date类并没有显式定义拷贝构造函数，则编译器会给Date类生成一个默认的拷贝构造函数
Date d2(d1);
return 0;
}
注意：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拷贝的。
- 编译器生成的默认拷贝构造函数已经可以完成字节序的值拷贝了，还需要自己显式实现吗？
当然像日期类这样的类是没必要的。那么下面的类呢？验证一下试试？
// 这里会发现下面的程序会崩溃掉？这里就需要深拷贝去解决。
typedef int DataType;
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 10)
{
_array = (DataType*)malloc(capacity * sizeof(DataType));
if (nullptr == _array)
{
perror("malloc申请空间失败");
return;
}
_size = 0;
_capacity = capacity;
}
void Push(const DataType& data)
{
// CheckCapacity();
_array[_size] = data;
_size++;
}
~Stack()
{
if (_array)
{
free(_array);
_array = nullptr;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
private:
DataType* _array;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
int main()
{
Stack s1;
s1.Push(1);
s1.Push(2);
s1.Push(3);
s1.Push(4);
Stack s2(s1);
return 0;
}
注意：类中如果没有涉及资源申请时，拷贝构造函数是否写都可以；一旦涉及到资源申请时，则拷贝构造函数是一定要写的，否则就是浅拷贝。
- 拷贝构造函数典型调用场景：
- 使用已存在对象创建新对象
- 函数参数类型为类类型对象
- 函数返回值类型为类类型对象
class Date
{
public:
Date(int year, int minute, int day)
{
cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
}
~Date()
{
cout << "~Date():" << this << endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date Test(Date d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
int main()
{
Date d1(2022, 1, 13);
Test(d1);
return 0;
}
为了提高程序效率，一般对象传参时，尽量使用引用类型，返回时根据实际场景，能用引用尽量使用引用。
三、注意要点
写法
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
// Date(const Date& d) // 正确写法
Date(const Date& d) // 错误写法：编译报错，会引发无穷递归
{
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
int main()
{
Date d1;
Date d2(d1);
return 0;
}
除了下面这种写法外
Data d2(d1);
我们还可以写成，这种写法也是拷贝构造
Data d2 = d1;
实践
- 如果没有管理资源，一般情况下不需要写拷贝构造函数，默认生成的拷贝构造函数就可以。如
Date（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，也类似默认生成的拷贝构造函数就可以。如
MyQueue - 一般情况下，不需要显示写析构函数，就不需要写拷贝构造函数
- 如果内部有指针或者一些值指向资源，需要显示写析构释放，通常就需要显示写构造函数完成深拷贝。如：
StackQueueList等
传址返回与引用返回的区别
关于下面代码的展示，VS2022编译器可能显示不出来，因为编译器等级比较高，像下面的情况，编译器会自行优化，使代码运行效率更高，致使本来的结果显示不出来。
传址返回
传址返回会生成Date d 的临时拷贝进行返回
引用返回
引用返回会直接返回Date d的地址，而不会进入临时拷贝
~Date()
{
cout << "~Date()" << endl;
_year = -1;
_month = -1;
_day = -1;
}
出了函数作用域之后会调用析构函数，致使结果为-1，此时的ref类似野指针
依次类推，我们再定义一个fx()函数，在fx（）函数的空间里存放一些变量，ret空间里的内容会被fx（）函数里的内容给覆盖
当出了作用域，返回对象还在没有析构，那就可以用引用返回，减少拷贝，比如用static修饰
传值返回和传址返回的对比
Date operator=运用的下篇文章赋值运算符重载，可以看到传值和传址在遇到不同问题时有不同的表现，如下，在运算符重载的问题下，传址调用比传值调用的效率更高
总结
返回对象是一个局部对象或临时对象，出了当前func函数作用域，就析构销毁了，那么不能用引用返回，用引用返回时存在风险的，因为引用对象在func函数栈帧已经销毁了
虽然引用返回可以减少一次拷贝，但是出了函数作用域，返回对象还在，才能用引用返回
即下述情况
- 返回对象生命周期到了，会析构，传值返回
- 返回对象生命周期没到，不会析构，传引用返回
测试
#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
{
cout<< "Date(int,int,int):" << this << endl;
_year = year;
_month = month;
_day = day;
}
Date(const Date& d)
{
cout << "Date(const Date& d)"<<this << endl;
_year = d._year;
_month = d._month;
_day = d._day;
}
~Date()
{
cout << "~Date()" <<this<< endl;
}
private:
int _year;
int _month;
int _day;
};
Date func(Date d)
{
Date temp(d);
return temp;
}
//Date& fun()
//{
// Date d(2024,4,14);
// return d;
//}
int main()
{
Date d;
func(d);
//const Date& ret = func();
return 0;
}
//class Date
//{
//public:
// Date(int year, int minute, int day)
// {
// cout << "Date(int,int,int):" << this << endl;
// }
// Date(const Date& d)
// {
// cout << "Date(const Date& d):" << this << endl;
// }
// ~Date()
// {
// cout << "~Date():" << this << endl;
// }
//private:
// int _year;
// int _month;
// int _day;
//};
//Date Test(Date d)
//{
// Date temp(d);
// return temp;
//}
//int main()
//{
// Date d1(2022, 1, 13);
// Test(d1);
// return 0;
//}
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