c++中 拷贝构造函数的深拷贝和浅拷贝--“浅拷贝”与“深拷贝”

C++中对象的复制就如同“克隆”,用一个已有的对象快速地复制出多个完全相同的对象。一般而言,以下三种情况都会使用到对象的复制:

(1)建立一个新对象,并用另一个同类的已有对象对新对象进行初始化,例如:

class Rect
{
private:
	int width;
	int height;
};

Rect rect1;
Rect rect2(rect1);  // 使用rect1初始化rect2,此时会进行对象的复制

(2)当函数的参数为类的对象时,这时调用此函数时使用的是值传递,也会产生对象的复制,例如:

void fun1(Rect rect)
{
	...
}

int main()
{
	Rect rect1;
	fun1(rect1);	// 此时会进行对象的复制
	return 0;
}

(3)函数的返回值是类的对象时,在函数调用结束时,需要将函数中的对象复制一个临时对象并传给改函数的调用处,例如:

Rect fun2()
{
	Rect rect;
	return rect;
}

int main()
{
	Rect rect1;
	rect1=fun2();
	// 在fun2返回对象时,会执行对象复制,复制出一临时对象,
	// 然后将此临时对象“赋值”给rect1
	return 0;
}

对象的复制都是通过一种特殊的构造函数来完成的,这种特殊的构造函数就是拷贝构造函数(copy constructor,也叫复制构造函数)。拷贝构造函数在大多数情况下都很简单,甚至在我们都不知道它存在的情况下也能很好发挥作用,但是在一些特殊情况下,特别是在对象里有动态成员的时候,就需要我们特别小心地处理拷贝构造函数了。下面我们就来看看拷贝构造函数的使用。

一、默认拷贝构造函数

很多时候在我们都不知道拷贝构造函数的情况下,传递对象给函数参数或者函数返回对象都能很好的进行,这是因为编译器会给我们自动产生一个拷贝构造函数,这就是“默认拷贝构造函数”,这个构造函数很简单,仅仅使用“老对象”的数据成员的值对“新对象”的数据成员一一进行赋值,它一般具有以下形式:

Rect::Rect(const Rect& r)
{
	width = r.width;
	height = r.height;
}

当然,以上代码不用我们编写,编译器会为我们自动生成。但是如果认为这样就可以解决对象的复制问题,那就错了,让我们来考虑以下一段代码:

class Rect
{
public:
	Rect()		// 构造函数,计数器加1
	{
		count++;
	}
	~Rect()		// 析构函数,计数器减1
	{
		count--;
	}
	static int getCount()	    // 返回计数器的值
	{
		return count;
	}
private:
	int width;
	int height;
	static int count;		// 一静态成员做为计数器
};

int Rect::count = 0;		// 初始化计数器

int main()
{
	Rect rect1;
	cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;
	Rect rect2(rect1);   // 使用rect1复制rect2,此时应该有两个对象
	cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;
	return 0;
}

这段代码对前面的类进行了一下小小的修改,加入了一个静态成员,目的是进行计数,统计创建的对象的个数,在每个对象创建时,通过构造函数进行递增,在销毁对象时,通过析构函数进行递减。在主函数中,首先创建对象rect1,输出此时的对象个数,然后使用rect1复制出对象rect2,再输出此时的对象个数,按照理解,此时应该有两个对象存在,但实际程序运行时,输出的都是1,反应出只有1个对象。此外,在销毁对象时,由于会调用销毁两个对象,类的析构函数会调用两次,此时的计数器将变为负数。出现这些问题最根本就在于在复制对象时,计数器没有递增,解决的办法就是重新编写拷贝构造函数,在拷贝构造函数中加入对计数器的处理,形成的拷贝构造函数如下:

class Rect
{
public:
	Rect()		// 构造函数,计数器加1
	{
		count++;
	}
	Rect(const Rect& r)   // 拷贝构造函数
	{
		width = r.width;
		height = r.height;
		count++;		  // 计数器加1
	}
	~Rect()		// 析构函数,计数器减1
	{
		count--;
	}
	static int getCount()	// 返回计数器的值
	{
		return count;
	}
private:
	int width;
	int height;
	static int count;		// 一静态成员做为计数器
};

自己编写拷贝构造函数又可以分为两种情况——浅拷贝与深拷贝。

二、浅拷贝

所谓浅拷贝,指的是在对象复制时,只是对对象中的数据成员进行简单的赋值,上面的例子都是属于浅拷贝的情况,默认拷贝构造函数执行的也是浅拷贝。大多情况下“浅拷贝”已经能很好地工作了,但是一旦对象存在了动态成员,那么浅拷贝就会出问题了,让我们考虑如下一段代码:

class Rect
{
public:
	Rect()		// 构造函数,p指向堆中分配的一空间
	{
		p = new int(100);
	}
	~Rect()		// 析构函数,释放动态分配的空间
	{
		if(p != NULL)
		{
			delete p;
		}
	}
private:
	int width;
	int height;
	int *p;		// 一指针成员
};

int main()
{
	Rect rect1;
	Rect rect2(rect1);   // 复制对象
	return 0;
}

在这段代码运行结束之前,会出现一个运行错误。原因就在于在进行对象复制时,对于动态分配的内容没有进行正确的操作。我们来分析一下:

在运行定义rect1对象后,由于在构造函数中有一个动态分配的语句,因此执行后的内存情况大致如下:

在使用rect1复制rect2时,由于执行的是浅拷贝,只是将成员的值进行赋值,所以此时rect1.p和rect2.p具有相同的值,也即这两个指针指向了堆里的同一个空间,如下图所示:

当然,这不是我们所期望的结果,在销毁对象时,两个对象的析构函数将对同一个内存空间释放两次,这就是错误出现的原因。我们需要的不是两个p有相同的值,而是两个p指向的空间有相同的值,解决办法就是使用“深拷贝”。

三、深拷贝

在“深拷贝”的情况下,对于对象中动态成员,就不能仅仅简单地赋值了,而应该重新动态分配空间,如上面的例子就应该按照如下的方式进行处理:

class Rect
{
public:
	Rect()		// 构造函数,p指向堆中分配的一空间
	{
		p = new int(100);
	}
	Rect(const Rect& r)
	{
		width = r.width;
		height = r.height;
		p = new int;	// 为新对象重新动态分配空间
		*p = *(r.p);
	}
	~Rect()		// 析构函数,释放动态分配的空间
	{
		if(p != NULL)
		{
			delete p;
		}
	}
private:
	int width;
	int height;
	int *p;		// 一指针成员
};

此时,在完成对象的复制后,内存的一个大致情况如下:

此时rect1的p和rect2的p各自指向一段内存空间,但它们指向的空间具有相同的内容,这就是所谓的“深拷贝”。

此外,在与“对象的复制”很类似的“对象的赋值”的情况下,也会出现同样的问题。在“对象的赋值”一文中再来讨论此问题。

通过对对象复制的分析,我们发现对象的复制大多在进行“值传递”时发生,这里有一个小技巧可以防止按值传递——声明一个私有拷贝构造函数。甚至不必去定义这个拷贝构造函数,这样因为拷贝构造函数是私有的,如果用户试图按值传递或函数返回该类对象,将得到一个编译错误,从而可以避免按值传递或返回对象。

时间: 2024-10-07 18:15:20

c++中 拷贝构造函数的深拷贝和浅拷贝--“浅拷贝”与“深拷贝”的相关文章

C++中拷贝构造函数

C++中拷贝构造函数 1.什么是拷贝构造函数: 拷贝构造函数嘛,当然就是拷贝和构造了.(其实很多名字,只要静下心来想一想,就真的是顾名思义呀)拷贝又称复制,因此拷贝构造函数又称复制构造函数.百度百科上是这样说的:拷贝构造函数,是一种特殊的构造函数,它由编译器调用来完成一些基于同一类的其他对象的构建及初始化.其唯一的参数(对象的引用)是不可变的(const类型).此函数经常用在函数调用时用户定义类型的值传递及返回. 2.拷贝构造函数的形式 Class X { public: X(); X(cons

C++中拷贝构造函数和赋值函数被调用的时机

一.拷贝构造函数被调用的时机: 1. 当用类的一个对象去初始化该类的另一个对象(或引用)时系统自动调用拷贝构造函数实现拷贝赋值. 2. 若函数的形参为类对象,调用函数时,实参赋值给形参,系统自动调用拷贝构造函数. 3. 当函数的返回值是类对象时,系统自动调用拷贝构造函数. 二.赋值函数被调用的时机: 当用一个对象赋值给另一个对象时 注意一.二中初始化和赋值的区别 C++中拷贝构造函数和赋值函数被调用的时机,布布扣,bubuko.com

【转】 c++拷贝构造函数(深拷贝,浅拷贝)详解

c++拷贝构造函数(深拷贝,浅拷贝)详解 2013-11-05 20:30:29 分类: C/C++ 原文地址:http://blog.chinaunix.net/uid-28977986-id-3977861.html 一.什么是拷贝构造函数      首先对于普通类型的对象来说,它们之间的复制是很简单的,例如: int a=100; int b=a; 而类对象与普通对象不同,类对象内部结构一般较为复杂,存在各种成员变量.  下面看一个类对象拷贝的简单例子. #include<iostream

c++拷贝构造函数(深拷贝,浅拷贝)详解

一.什么是拷贝构造函数      首先对于普通类型的对象来说,它们之间的复制是很简单的,例如: int a=100; int b=a; 而类对象与普通对象不同,类对象内部结构一般较为复杂,存在各种成员变量.  下面看一个类对象拷贝的简单例子. #include<iostream> using namespace std; class CExample { private: int a; public: //构造函数 CExample(int b) { a=b; printf("con

C++拷贝构造函数(深拷贝与浅拷贝)

转自http://blog.csdn.net/lwbeyond/article/details/6202256/ 一. 什么是拷贝构造函数 对于普通类型的对象来说,它们之间的复制是很简单的,例如:int a=88;int b=a; 而类对象与普通对象不同,类对象内部结构一般较为复杂,存在各种成员变量.下面看一个类对象拷贝的简单例子. 1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 class CExample { 5 private: 6 in

c++拷贝构造函数(深拷贝、浅拷贝)——转

拷贝构造函数: 拷贝构造函数是一种特殊的构造函数,函数的名称必须和类名称一致,它的唯一的一个参数是本类的一个引用变量,该参数是const类型,不可变的.例如:类A的拷贝构造函数的形式为A(A& x).当用一个已经初始化过了的自定义类类型对象去初始化另一个新构造的对象的时候,拷贝函数就会被自动调用.也就是说,当类的对象需要拷贝时,拷贝构造函数将会被调用.以下情况会自动调用拷贝构造函数: 1.一个对象以值传递的方式传入函数体 2.一个对象以值传递的方式从函数返回,如下: #include <io

C++拷贝构造函数

在C++中,下面三种对象需要调用拷贝构造函数!1. 对象以值传递的方式传入函数参数 [c-sharp] view plaincopy class CExample    {   private:    int a;      public:    //构造函数    CExample(int b)    {      a = b;     cout<<"creat: "<<a<<endl;    }       //拷贝构造    CExample(

【C/C++学院】(6)构造函数/析构函数/拷贝构造函数/深copy浅copy

1.构造函数 类的初始化即为构造函数.也为:隐式的初始化. 构造函数在对象初始化的时候,自动被调用.隐式的调用. 构造函数分为三种:有参构造函数.无参构造函数.拷贝构造函数. 有参构造函数调用有三种:括号法.等号法.手工法. #include <iostream> using namespace std; class Test { private: int m_a; public: Test()//无参构造函数 { } Test(const Test &obj)//拷贝构造函数 { }

08--C++拷贝构造函数详解

C++拷贝构造函数详解 一. 什么是拷贝构造函数 首先对于普通类型的对象来说,它们之间的复制是很简单的,例如: [c-sharp] view plain copy int a = 100; int b = a; 而类对象与普通对象不同,类对象内部结构一般较为复杂,存在各种成员变量.下面看一个类对象拷贝的简单例子. [c-sharp] view plain copy #include <iostream> using namespace std; class CExample { private