C++的拷贝构造函数

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。

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：

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：

1. 拷贝构造函数是构造函数的一个重载形式。
2. 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。

1. 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

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。

1. 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？

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。

1. 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

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

除了下面这种写法外

我们还可以写成，这种写法也是拷贝构造

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：Stack Queue List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

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