. 什麼是拷貝構造函數
首先對於普通類型的對象來說，它們之間的復制是很簡單的，例如：
[c-sharp]
int a = 100;
int b = a;
而類對象與普通對象不同，類對象內部結構一般較為復雜，存在各種成員變量。
下面看一個類對象拷貝的簡單例子。
[c-sharp]
#include <iostream>
using namespace std;
class CExample {
private:
int a;
public:
//構造函數
CExample(int b)
{ a = b;}
//一般函數
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};
int main()
{
CExample A(100);
CExample B = A; //注意這裡的對象初始化要調用拷貝構造函數，而非賦值
B.Show ();
return 0;
}
運行程序，屏幕輸出100。從以上代碼的運行結果可以看出，系統為對象 B 分配了內存並完成了與對象 A 的復制過程。就類對象而言，相同類型的類對象是通過拷貝構造函數來完成整個復制過程的。
下面舉例說明拷貝構造函數的工作過程。
[c-sharp]
#include <iostream>
using namespace std;
class CExample {
private:
int a;
public:
//構造函數
CExample(int b)
{ a = b;}
//拷貝構造函數
CExample(const CExample& C)
{
a = C.a;
}
//一般函數
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};
int main()
{
CExample A(100);
CExample B = A; // CExample B(A); 也是一樣的
B.Show ();
return 0;
}
CExample(const CExample& C) 就是我們自定義的拷貝構造函數。可見，拷貝構造函數是一種特殊的構造函數，函數的名稱必須和類名稱一致，它必須的一個參數是本類型的一個引用變量。
二. 拷貝構造函數的調用時機
在C++中，下面三種對象需要調用拷貝構造函數！
1. 對象以值傳遞的方式傳入函數參數
[c-sharp]
class CExample
{
private:
int a;
public:
//構造函數
CExample(int b)
{
a = b;
cout<<"creat: "<<a<<endl;
}
//拷貝構造
CExample(const CExample& C)
{
a = C.a;
cout<<"copy"<<endl;
}
//析構函數
~CExample()
{
cout<< "delete: "<<a<<endl;
}
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};
//全局函數，傳入的是對象
void g_Fun(CExample C)
{
cout<<"test"<<endl;
}
int main()
{
CExample test(1);
//傳入對象
g_Fun(test);
return 0;
}
調用g_Fun()時，會產生以下幾個重要步驟：
(1).test對象傳入形參時，會先會產生一個臨時變量，就叫 C 吧。
(2).然後調用拷貝構造函數把test的值給C。 整個這兩個步驟有點像：CExample C(test);
(3).等g_Fun()執行完後, 析構掉 C 對象。
2. 對象以值傳遞的方式從函數返回
[c-sharp]
class CExample
{
private:
int a;
public:
//構造函數
CExample(int b)
{
a = b;
}
//拷貝構造
CExample(const CExample& C)
{
a = C.a;
cout<<"copy"<<endl;
}
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};
//全局函數
CExample g_Fun()
{
CExample temp(0);
return temp;
}
int main()
{
g_Fun();
return 0;
}
當g_Fun()函數執行到return時，會產生以下幾個重要步驟：
(1). 先會產生一個臨時變量，就叫XXXX吧。
(2). 然後調用拷貝構造函數把temp的值給XXXX。整個這兩個步驟有點像：CExample XXXX(temp);
(3). 在函數執行到最後先析構temp局部變量。
(4). 等g_Fun()執行完後再析構掉XXXX對象。
3. 對象需要通過另外一個對象進行初始化；
[c-sharp]
CExample A(100);
CExample B = A;
// CExample B(A);
後兩句都會調用拷貝構造函數。
三. 淺拷貝和深拷貝
1. 默認拷貝構造函數
很多時候在我們都不知道拷貝構造函數的情況下，傳遞對象給函數參數或者函數返回對象都能很好的進行，這是因為編譯器會給我們自動產生一個拷貝構造函數，這就是“默認拷貝構造函數”，這個構造函數很簡單，僅僅使用“老對象”的數據成員的值對“新對象”的數據成員一一進行賦值，它一般具有以下形式：
[c-sharp]
Rect::Rect(const Rect& r)
{
width = r.width;
height = r.height;
}
當然，以上代碼不用我們編寫，編譯器會為我們自動生成。但是如果認為這樣就可以解決對象的復制問題，那就錯了，讓我們來考慮以下一段代碼：
[c-sharp]
class Rect
{
public:
Rect() // 構造函數，計數器加1
{
count++;
}
~Rect() // 析構函數，計數器減1
{
count--;
}
static int getCount() // 返回計數器的值
{
return count;
}
private:
int width;
int height;
static int count; // 一靜態成員做為計數器
};
int Rect::count = 0; // 初始化計數器
int main()
{
Rect rect1;
cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;
Rect rect2(rect1); // 使用rect1復制rect2，此時應該有兩個對象
cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;
return 0;
}
這段代碼對前面的類，加入了一個靜態成員，目的是進行計數。在主函數中，首先創建對象rect1，輸出此時的對象個數，然後使用rect1復制出對象rect2，再輸出此時的對象個數，按照理解，此時應該有兩個對象存在，但實際程序運行時，輸出的都是1，反應出只有1個對象。此外，在銷毀對象時，由於會調用銷毀兩個對象，類的析構函數會調用兩次，此時的計數器將變為負數。
說白了，就是拷貝構造函數沒有處理靜態數據成員。
出現這些問題最根本就在於在復制對象時，計數器沒有遞增，我們重新編寫拷貝構造函數，如下：
[c-sharp]
class Rect
{
public:
Rect() // 構造函數，計數器加1
{
count++;
}
Rect(const Rect& r) // 拷貝構造函數
{
width = r.width;
height = r.height;
count++; // 計數器加1
}
~Rect() // 析構函數，計數器減1
{
count--;
}
static int getCount() // 返回計數器的值
{
return count;
}
private:
int width;
int height;
static int count; // 一靜態成員做為計數器
};
2. 淺拷貝
所謂淺拷貝，指的是在對象復制時，只對對象中的數據成員進行簡單的賦值，默認拷貝構造函數執行的也是淺拷貝。大多情況下“淺拷貝”已經能很好地工作了，但是一旦對象存在了動態成員，那麼淺拷貝就會出問題了，讓我們考慮如下一段代碼：
[c-sharp]
class Rect
{
public:
Rect() // 構造函數，p指向堆中分配的一空間
{
p = new int(100);
}
~Rect() // 析構函數，釋放動態分配的空間
{
if(p != NULL)
{
delete p;
}
}
private:
int width;
int height;
int *p; // 一指針成員
};
int main()
{
Rect rect1;
Rect rect2(rect1); // 復制對象
return 0;
}
在這段代碼運行結束之前，會出現一個運行錯誤。原因就在於在進行對象復制時，對於動態分配的內容沒有進行正確的操作。我們來分析一下：
在運行定義rect1對象後，由於在構造函數中有一個動態分配的語句，因此執行後的內存情況大致如下：
在使用rect1復制rect2時，由於執行的是淺拷貝，只是將成員的值進行賦值，這時 rect1.p= rect2.p，也即這兩個指針指向了堆裡的同一個空間，如下圖所示：
當然，這不是我們所期望的結果，在銷毀對象時，兩個對象的析構函數將對同一個內存空間釋放兩次，這就是錯誤出現的原因。我們需要的不是兩個p有相同的值，而是兩個p指向的空間有相同的值，解決辦法就是使用“深拷貝”。
3. 深拷貝
在“深拷貝”的情況下，對於對象中動態成員，就不能僅僅簡單地賦值了，而應該重新動態分配空間，如上面的例子就應該按照如下的方式進行處理：
[c-sharp]
class Rect
{
public:
Rect() // 構造函數，p指向堆中分配的一空間
{
p = new int(100);
}
Rect(const Rect& r)
{
width = r.width;
height = r.height;
p = new int; // 為新對象重新動態分配空間
*p = *(r.p);
}
~Rect() // 析構函數，釋放動態分配的空間
{
if(p != NULL)
{
delete p;
}
}
private:
int width;
int height;
int *p; // 一指針成員
};
此時，在完成對象的復制後，內存的一個大致情況如下：
此時rect1的p和rect2的p各自指向一段內存空間，但它們指向的空間具有相同的內容，這就是所謂的“深拷貝”。
3. 防止默認拷貝發生
通過對對象復制的分析，我們發現對象的復制大多在進行“值傳遞”時發生，這裡有一個小技巧可以防止按值傳遞——聲明一個私有拷貝構造函數。甚至不必去定義這個拷貝構造函數，這樣因為拷貝構造函數是私有的，如果用戶試圖按值傳遞或函數返回該類對象，將得到一個編譯錯誤，從而可以避免按值傳遞或返回對象。
[c-sharp]
// 防止按值傳遞
class CExample
{
private:
int a;
public:
//構造函數
CExample(int b)
{
a = b;
cout<<"creat: "<<a<<endl;
}
private:
//拷貝構造，只是聲明
CExample(const CExample& C);
public:
~CExample()
{
cout<< "delete: "<<a<<endl;
}
void Show ()
{
cout<<a<<endl;
}
};
//全局函數
void g_Fun(CExample C)
{
cout<<"test"<<endl;
}
int main()
{
CExample test(1);
//g_Fun(test); 按值傳遞將出錯
return 0;
}
四. 拷貝構造函數的幾個細節
1. 拷貝構造函數裡能調用private成員變量嗎?
解答：這個問題是在網上見的，當時一下子有點暈。其時從名子我們就知道拷貝構造函數其時就是一個特殊的構造函數，操作的還是自己類的成員變量，所以不受private的限制。
2. 以下函數哪個是拷貝構造函數,為什麼?
[c-sharp]
X::X(const X&);
X::X(X);
X::X(X&, int a=1);
X::X(X&, int a=1, int b=2);
解答：對於一個類X, 如果一個構造函數的第一個參數是下列之一:
a) X&
b) const X&
c) volatile X&
d) const volatile X&
且沒有其他參數或其他參數都有默認值,那麼這個函數是拷貝構造函數.
[c-sharp]
X::X(const X&); //是拷貝構造函數
X::X(X&, int=1); //是拷貝構造函數
X::X(X&, int a=1, int b=2); //當然也是拷貝構造函數
3. 一個類中可以存在多於一個的拷貝構造函數嗎?
解答：類中可以存在超過一個拷貝構造函數。
[c-sharp]
class X {
public:
X(const X&); // const 的拷貝構造
X(X&); // 非const的拷貝構造
};
注意,如果一個類中只存在一個參數為 X& 的拷貝構造函數,那麼就不能使用const X或volatile X的對象實行拷貝初始化.
[c-sharp]
class X {
public:
X();
X(X&);
};
const X cx;
X x = cx; // error
如果一個類中沒有定義拷貝構造函數,那麼編譯器會自動產生一個默認的拷貝構造函數。
這個默認的參數可能為 X::X(const X&)或 X::X(X&),由編譯器根據上下文決定選擇哪一個。
