c++ 拷贝构造函数(重点在内含指针的浅拷贝和深拷贝)

今天同事问了一个关于拷贝构造函数的问题，类中包含指针的情况，今天就来说说c++的拷贝构造函数。

c++的拷贝构造函数是构造函数的一种，是对类对象的初始化，拷贝构造函数只有一个参数就是本类的引用。

注意，默认构造函数（即无参构造函数）不一定存在，但是拷贝构造函数总是会存在。

下面是一个拷贝构造函数的例子。

 #include<iostream>
 using namespace std;
 class A{
 public:
     int a;
     A(int value){
         a = value;
     }
     void show(){
         cout<<a<<endl;
     }
 };
 int main(){
     A test_a();
     test_a.show();

     A test_b(test_a);
     test_b.show();

     return ;
 }

输出结果为：

如果编写了拷贝构造函数，则默认拷贝构造函数就不存在了。下面是一个非默认拷贝构造函数的例子。

 #include<iostream>
 using namespace std;
 class A{
 public:
     int a;
     A(int value){
         a = value;
     }
     A(A& tmp){
         a = tmp.a;
         cout<<"call copy construct"<<endl;
     }
     void show(){
         cout<<a<<endl;
     }
 };
 int main(){
     A test_a();
     test_a.show();

     A test_b(test_a);
     test_b.show();

     return ;
 }

输出结果为：

call copy construct

拷贝构造函数被调用的三种情况

拷贝构造函数在以下三种情况下会被调用。

1) 当用一个对象去初始化同类的另一个对象时，会引发拷贝构造函数被调用。例如，下面的两条语句都会引发拷贝构造函数的调用，用以初始化 test_b。

 A test_b(test_a);
 A test_b = test_a;

这两条语句是等价的。

注意，第二条语句是初始化语句，不是赋值语句。赋值语句的等号左边是一个早已有定义的变量，赋值语句不会引发拷贝构造函数的调用。例如：

 A test_a,test_b;
 test_b = test_a;

这条语句不会引发拷贝构造函数的调用，因为  test_b  早已生成，已经初始化过了。

2) 如果函数 F 的参数是类 A 的对象，那么当 F 被调用时，类 A 的拷贝构造函数将被调用。换句话说，作为形参的对象，是用复制构造函数初始化的，而且调用拷贝构造函数时的参数，就是调用函数时所给的实参。

3) 如果函数的返冋值是类 A 的对象，则函数返冋时，类 A 的拷贝构造函数被调用。换言之，作为函数返回值的对象是用拷贝构造函数初始化 的，而调用拷贝构造函数时的实参，就是 return 语句所返回的对象。例如下面的程序：

 #include<iostream>
 using namespace std;
 class A{
 public:
     int a;
     A(int value){
         a = value;
     }
     A(A& tmp){
         a = tmp.a;
         cout<<"call copy construct"<<endl;
     }
     void show(){
         cout<<a<<endl;
     }
 };
 A Func() {
     A test_a();
     return test_a;
 }
 int main(){
     Func().show(); 

     return ;
 }

输出结果：

call copy construct

针对于第三条，有些编译器可能会有以下的结果:

这是因为编译器编译的时候进行了优化，函数返回值对象就不用拷贝构造函数初始化了，这其实并不符合 C++的标准。

浅拷贝和深拷贝

重头戏来了，内含指针的拷贝构造函数，C++是如何实现的呢，来看个例子：

 #include<iostream>
 using namespace std;
 class A{
 public:
         int a;
         int *p;
         A(int value1, int value2){
                 a = value1;
                 p = new int(value2);
         }
         ~A(){
                 delete p;
         }

         void show(){
                 cout<<a<<endl;
                 cout<<p<<endl;
                 cout<<*p<<endl;
         }
 };

 int main(){
         A test_a(,);
         test_a.show();

         A test_b(test_a);
         test_b.show();

         return ;
 }

输出结果如下：

0xf19010

0xf19010

*** glibc detected *** ./a.out: double free or corruption (fasttop): 0x0000000000f19010 ***
...

可以看到对于class A 的对象 test_a 和 test_b 指针p 指向了同一块内存，在对象析构的时候被析构了两次导致了crash，这就是我们常说的浅拷贝。

因此，在我们日常编写代码的时候特别需要注意这一点，对于指针我们需要相应的开辟一块新的内存，将指向的值拷贝过来,也就是所谓的深拷贝，下面是正确的写法:

 #include<iostream>
 using namespace std;
 class A{
 public:
     int a;
     int *p;
     A(int value1, int value2){
         a = value;
         p = new int(value2);
     }
     A(A& tmp){
         a = tmp.a;
         p = new int(* tmp.p);
     }
     ~A(){
         delete p;
     }

     void show(){
         cout<<a<<endl;
         cout<<p<<endl;
         cout<<*p<<endl;
     }
 }; 

 int main(){
     A test_a(,);
     test_a.show();

     A test_b(test_a);
     test_b.show();

     return ;
 }

输出结果如下:

0xd4d010

0xd4d030