C++中拷贝构造函数的几个细节问题

文章出自:/article/3830250.html

拷贝构造函数是C++最基础的概念之一，大家自认为对拷贝构造函数了解么？请大家先回答一下三个问题:

1. 以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?

X::X(const X&);
X::X(X);
X::X(X&, int a=1);
X::X(X&, int a=1, b=2);

2. 一个类中可以存在多于一个的拷贝构造函数吗?

3. 写出以下程序段的输出结果, 并说明为什么? 如果你都能回答无误的话，那么你已经对拷贝构造函数有了相当的了解。

#include <iostream></iostream>
#include <string></string>

struct X {
template<typename T>
X( T& ) { std::cout << "This is ctor." << std::endl; }

template<typename T>
X& operator=( T& ) { std::cout << "This is ctor." << std::endl; }
};

void main() {
X a(5);
X b(10.5);
X c = a;
c = b;
}

解答如下：

1.对于一个类X,如果一个构造函数的第一个参数是下列之一:

a) X&
b) const X&
c) volatile X&
d) const volatile X&

且没有其他参数或其他参数都有默认值,那么这个函数是拷贝构造函数.

X::X(const X&); //是拷贝构造函数
X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数

2.类中可以存在超过一个拷贝构造函数,

class X {
public:
X(const X&);
X(X&); // OK
};

注意,如果一个类中只存在一个参数为X&的拷贝构造函数,那么就不能使用const X或volatile X的对象实行拷贝初始化.

class X {
public:
X();
X(X&);
};

const X cx;
X x = cx; // error

如果一个类中没有定义拷贝构造函数,那么编译器会自动产生一个默认的拷贝构造函数.

这个默认的参数可能为X::X(const X&)或X::X(X&),由编译器根据上下文决定选择哪一个.

默认拷贝构造函数的行为如下:

默认的拷贝构造函数执行的顺序与其他用户定义的构造函数相同,执行先父类后子类的构造.

拷贝构造函数对类中每一个数据成员执行成员拷贝(memberwise Copy)的动作.

a)如果数据成员为某一个类的实例,那么调用此类的拷贝构造函数.

b)如果数据成员是一个数组,对数组的每一个执行按位拷贝.

c)如果数据成员是一个数量,如int,double,那么调用系统内建的赋值运算符对其进行赋值.

3. 拷贝构造函数不能由成员函数模版生成.

struct X {
template<typename T>
X( const T& ); // NOT copy ctor, T can't be X

template<typename T>
operator=( const T& ); // NOT copy ass't, T can't be X
};

原因很简单, 成员函数模版并不改变语言的规则,而语言的规则说,如果程序需要一个拷贝构造函数而你没有声明它,那么编译器会为你自动生成一个. 所以成员函数模版并不会阻止编译器生成拷贝构造函数, 赋值运算符重载也遵循同样的规则.(参见Effective C++ 3edition, Item45)

4. 浅拷贝和深拷贝
　　在某些状况下，类内成员变量需要动态开辟堆内存，如果实行位(浅)拷贝，也就是把对象里的值完全复制给另一个对象，如A=B。这时，如果B中有一个成员变量指针已经申请了内存，那A中的那个成员变量也指向同一块内存。这就出现了问题：当B把内存释放了（如：析构），这时A内的指针就是野指针了，出现运行错误。

　　深拷贝和浅拷贝可以简单理解为：如果一个类拥有资源，当这个类的对象发生复制过程的时候，资源重新分配，这个过程就是深拷贝，反之，没有重新分配资源，就是浅拷贝。下面举个深拷贝的例子。

#include <iostream>
using namespace std;
class CA
{
　public:
　　CA(int b,char* cstr)
　　{
　　　a=b;
　　　str=new char[b];
　　　strcpy(str,cstr);
　　}
　　CA(const CA& C)
　　{
　　　a=C.a;
　　　str=new char[a]; //深拷贝
　　　if(str!=0)
　　　　strcpy(str,C.str);
　　}
　　void Show()
　　{
　　　cout<<str<<endl;
　　}
　　~CA()
　　{
　　　delete str;
　　}
　private:
　　int a;
　　char *str;
};

int main()
{
　CA A(10,"Hello!");
　CA B=A;
　B.Show();
　return 0;
}

深拷贝和浅拷贝的定义可以简单理解成：如果一个类拥有资源(堆，或者是其它系统资源)，当这个类的对象发生复制过程的时候，这个过程就可以叫做深拷贝，反之对象存在资源，但复制过程并未复制资源的情况视为浅拷贝。

浅拷贝资源后在释放资源的时候会产生资源归属不清的情况导致程序运行出错。