C++复制构造函数：实现对象的复制功能

一、复制构造函数的概念与作用

在C++中，复制构造函数是一种特殊的构造函数，它的作用是用一个已存在的对象来初始化一个新对象。复制构造函数通常用于对象复制、对象传递等情况中。在C++中，如果我们没有为一个类定义复制构造函数，编译器会自动生成默认的复制构造函数，但它只是进行简单的位拷贝，即仅仅将一个对象的字节序列复制到另一个对象中，因此可能会出现一些意料之外的问题。自定义复制构造函数可以保证复制出来的对象的正确性，因为它是由程序员编写的，能够更好地满足用户的需求。

#include
#include
using namespace std;
class Student{
public:
    Student();  //构造函数 
    Student(const Student &stu);  //复制构造函数
    ~Student(); //析构函数 
    void SetName(char *pName);
    char *GetName();
    void SetAge(int age);
    int GetAge();
private:
    int m_age;
    char *m_name;
};
Student::Student(){
    m_age = 0;
    m_name = new char[1];
    *m_name = '\0';
}
Student::Student(const Student &stu){
    m_age = stu.m_age;
    m_name = new char[strlen(stu.m_name)+1];
    strcpy(m_name,stu.m_name);
}
Student::~Student(){
    delete [] m_name;
}
void Student::SetName(char *pName){
    if(m_name)
        delete [] m_name;
    m_name = new char[strlen(pName)+1];
    strcpy(m_name,pName);
}
char *Student::GetName(){
    return m_name;
}
void Student::SetAge(int age){
    m_age = age;
}
int Student::GetAge(){
    return m_age;
}
int main()
{
    Student stu1;
    stu1.SetName("Tom");
    stu1.SetAge(20);
    Student stu2(stu1);//调用复制构造函数
    cout<<"stu2'name:"<<stu2.GetName()<<",stu2'age:"<<stu2.GetAge()<<endl;
    return 0;
}

二、复制构造函数的实现方式

自定义复制构造函数的实现方式有两种：浅拷贝和深拷贝。

浅拷贝：浅拷贝只是简单地将一个对象的数据成员复制到另一个对象中，如果数据成员中有指针类型的变量，复制后两个对象将共享同一块内存空间，这样会导致一个对象释放该空间后，另一个对象就失去了对它的访问权，可能会导致程序崩溃。

深拷贝：深拷贝不仅要将一个对象的数据成员复制到另一个对象中，还要为指针类型的数据成员申请一块内存空间，再将原对象的指针指向的内存空间内容复制到新的内存空间中，这样两个对象就不会共享同一块内存空间。

//浅拷贝
Student::Student(const Student &stu){
    m_age = stu.m_age;
    m_name = stu.m_name;
}

//深拷贝
Student::Student(const Student &stu){
    m_age = stu.m_age;
    m_name = new char[strlen(stu.m_name)+1];
    strcpy(m_name,stu.m_name);
}

三、复制构造函数在对象传递中的应用

使用复制构造函数可以简化对象传递的过程，将对象作为参数传递给函数时，如果不使用复制构造函数，函数会在栈中重新为对象分配内存空间，造成内存空间的浪费；如果使用复制构造函数，不仅可以减少内存的浪费，而且能够更好地保护对象的数据。

void DoSomething(Student stu){ //stu为参数对象
    stu.SetName("Jerry");   //修改stu的成员变量
}

int main()
{
    Student stu;
    stu.SetName("Tom");
    DoSomething(stu);   //stu作为参数传递给函数DoSomething()
    cout<<"stu'name:"<<stu.GetName()<<endl;   //输出“Tom”
    return 0;
}

四、常见问题及解决办法

问题1：复制构造函数被无限递归调用的问题。

原因：如果复制构造函数的函数体中使用的是该类对象，而非该类对象的地址，则会导致复制构造函数被无限递归调用。

解决办法：将复制构造函数中使用的参数改为该类对象的引用。

//错误的复制构造函数
Student::Student(Student stu){
    m_age = stu.m_age;   //使用stu对象
    m_name = stu.m_name; //使用stu对象
}

//正确的复制构造函数
Student::Student(const Student &stu){ //使用stu对象的引用
    m_age = stu.m_age;   
    m_name = new char[strlen(stu.m_name)+1];
    strcpy(m_name,stu.m_name);
}

问题2：复制构造函数的影响范围问题。

原因：如果复制构造函数中包含有动态分配内存的操作，但该类对象在程序中没有被使用复制构造函数初始化，释放该对象时会出现内存泄漏。

解决办法：在类中定义复制构造函数的同时，也要定义相应的拷贝赋值运算符（operator=），确保对象的复制和对象的赋值均正确无误。

class Student{
public:
    Student();
    Student(const Student &stu);
    Student & operator=(const Student &stu);   //拷贝赋值运算符
    ~Student();
    ...
};
Student & Student::operator=(const Student &stu){
    if(this != &stu){   //避免自赋值
        m_age = stu.m_age;
        delete [] m_name;
        m_name = new char[strlen(stu.m_name)+1];
        strcpy(m_name,stu.m_name);
    }
    return *this;
}

五、总结

复制构造函数是C++中一个非常重要且基础的概念，它可以保证对象复制的正确性，实现对象传递时的内存优化，避免不必要的内存浪费和内存泄漏。自定义复制构造函数需要注意浅拷贝和深拷贝的区别，同时也需要考虑对象传递和对象赋值时的问题，只有多方面思考，才能编写出更加完善的复制构造函数。