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C++拷贝构造函数详解：从浅拷贝到深拷贝

news 2025/9/16 17:58:26

什么是拷贝构造函数？

拷贝构造函数是C++中的一种特殊构造函数，用于创建一个新对象作为现有对象的副本。当我们使用一个对象来初始化同类型的另一个对象时，拷贝构造函数就会被调用。

基本语法

class MyClass {
public:// 拷贝构造函数MyClass(const MyClass& other) {// 拷贝操作}
};

何时调用拷贝构造函数？

拷贝构造函数在以下情况下被调用：

对象初始化：

MyClass obj1;
MyClass obj2 = obj1; // 拷贝构造函数被调用
MyClass obj3(obj1);  // 拷贝构造函数被调用

函数参数传递（按值传递）：

void doSomething(MyClass obj) {// 函数体
}MyClass myObj;
doSomething(myObj); // 拷贝构造函数被调用

函数返回值（按值返回）：

MyClass createObject() {MyClass obj;return obj; // 可能调用拷贝构造函数（取决于编译器优化）
}

默认拷贝构造函数的问题：浅拷贝

如果你没有自定义拷贝构造函数，编译器会自动生成一个默认的拷贝构造函数。这个默认实现执行浅拷贝（成员逐一复制），对于简单类型没问题，但对于指针成员会导致问题：

class ShallowCopy {
private:int* data;int size;
public:ShallowCopy(int sz) : size(sz) {data = new int[size];}// 默认拷贝构造函数执行浅拷贝：// data = other.data; （复制指针值，而不是指向的内容）// size = other.size;~ShallowCopy() {delete[] data;}
};

使用这个类会导致双重释放问题：

ShallowCopy obj1(10);
ShallowCopy obj2 = obj1; // 浅拷贝：两个对象的data指向同一内存
// obj1和obj2析构时都会尝试释放同一块内存 → 崩溃！

解决方案：深拷贝

为了解决浅拷贝的问题，我们需要自定义拷贝构造函数来实现深拷贝：

class DeepCopy {
private:int* data;int size;
public:DeepCopy(int sz) : size(sz) {data = new int[size];}// 自定义拷贝构造函数（深拷贝）DeepCopy(const DeepCopy& other) : size(other.size) {data = new int[size];for (int i = 0; i < size; ++i) {data[i] = other.data[i]; // 复制内容，而不是指针}}~DeepCopy() {delete[] data;}
};

完整的示例代码

#include <iostream>
#include <cstring>class String {
private:char* str;int length;public:// 普通构造函数String(const char* s = "") {length = std::strlen(s);str = new char[length + 1];std::strcpy(str, s);}// 拷贝构造函数（深拷贝）String(const String& other) : length(other.length) {str = new char[length + 1];std::strcpy(str, other.str);std::cout << "拷贝构造函数被调用" << std::endl;}// 析构函数~String() {delete[] str;}// 显示字符串void display() const {std::cout << str << std::endl;}// 修改字符串void update(const char* s) {delete[] str;length = std::strlen(s);str = new char[length + 1];std::strcpy(str, s);}
};int main() {String s1("Hello");String s2 = s1; // 拷贝构造函数被调用std::cout << "s1: ";s1.display();std::cout << "s2: ";s2.display();s1.update("World"); // 修改s1，不影响s2std::cout << "修改后:" << std::endl;std::cout << "s1: ";s1.display();std::cout << "s2: ";s2.display();return 0;
}

拷贝构造函数与赋值运算符的区别

初学者常常混淆拷贝构造函数和赋值运算符，它们的区别在于：

拷贝构造函数：创建新对象时使用
赋值运算符：已存在的对象被赋予新值时使用

MyClass obj1;
MyClass obj2 = obj1; // 拷贝构造函数
MyClass obj3;
obj3 = obj1;         // 赋值运算符

禁止拷贝

有时候我们想禁止对象的拷贝行为，C++11之前可以通过将拷贝构造函数声明为private来实现，C++11之后可以使用delete关键字：

class NonCopyable {
public:NonCopyable() = default;// 禁止拷贝NonCopyable(const NonCopyable&) = delete;NonCopyable& operator=(const NonCopyable&) = delete;
};