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。

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 class a{
 4 public:
 5     int a;
 6     a(int value){
 7         a = value;
 8     }
 9     void show(){
10         cout<<a<<endl;
11     }
12 }; 
13 int main(){
14     a test_a(10);
15     test_a.show();
16     
17     a test_b(test_a);
18     test_b.show();
19     
20     return 0;
21 }

输出结果为：

10
10

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。

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 class a{
 4 public:
 5     int a;
 6     a(int value){
 7         a = value;
 8     }
 9     a(a& tmp){
10         a = tmp.a;
11         cout<<"call copy construct"<<endl;
12     }
13     void show(){
14         cout<<a<<endl;
15     }
16 }; 
17 int main(){
18     a test_a(10);
19     test_a.show();
20     
21     a test_b(test_a);
22     test_b.show();
23     
24     return 0;
25 }

输出结果为：

10
call copy construct
10

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。

1 a test_b(test_a);
2 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：

1 a test_a,test_b;
2 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：

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 class a{
 4 public:
 5     int a;
 6     a(int value){
 7         a = value;
 8     }
 9     a(a& tmp){
10         a = tmp.a;
11         cout<<"call copy construct"<<endl;
12     }
13     void show(){
14         cout<<a<<endl;
15     }
16 }; 
17 a func() {
18     a test_a(4);
19     return test_a;
20 }
21 int main(){
22     func().show(); 
23     
24     return 0;
25 }

输出结果：

call copy construct
4

针对于第三条，有些编译器可能会有以下的结果:

4

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：

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 class a{
 4 public:
 5         int a;
 6         int *p;
 7         a(int value1, int value2){
 8                 a = value1;
 9                 p = new int(value2);
10         }
11         ~a(){
12                 delete p;
13         }
14 
15         void show(){
16                 cout<<a<<endl;
17                 cout<<p<<endl;
18                 cout<<*p<<endl;
19         }
20 };
21 
22 int main(){
23         a test_a(10,20);
24         test_a.show();
25 
26         a test_b(test_a);
27         test_b.show();
28 
29         return 0;
30 }

输出结果如下：

10
0xf19010
20
10
0xf19010
20
*** 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:

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 class a{
 4 public:
 5     int a;
 6     int *p;
 7     a(int value1, int value2){
 8         a = value;
 9         p = new int(value2);
10     }
11     a(a& tmp){
12         a = tmp.a;
13         p = new int(* tmp.p);
14     }
15     ~a(){
16         delete p;
17     }
18 
19     void show(){
20         cout<<a<<endl;
21         cout<<p<<endl;
22         cout<<*p<<endl;
23     }
24 }; 
25 
26 int main(){
27     a test_a(10,20); 
28     test_a.show();
29     
30     a test_b(test_a);
31     test_b.show();
32     
33     return 0;
34 }

输出结果如下:

10
0xd4d010
20
10
0xd4d030
20