C++複製構造函數：實現對象的複製功能

一、複製構造函數的概念與作用

在C++中，複製構造函數是一種特殊的構造函數，它的作用是用一個已存在的對象來初始化一個新對象。複製構造函數通常用於對象複製、對象傳遞等情況中。在C++中，如果我們沒有為一個類定義複製構造函數，編譯器會自動生成默認的複製構造函數，但它只是進行簡單的位拷貝，即僅僅將一個對象的位元組序列複製到另一個對象中，因此可能會出現一些意料之外的問題。自定義複製構造函數可以保證複製出來的對象的正確性，因為它是由程序員編寫的，能夠更好地滿足用戶的需求。

#include
#include
using namespace std;
class Student{
public:
    Student();  //構造函數 
    Student(const Student &stu);  //複製構造函數
    ~Student(); //析構函數 
    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);//調用複製構造函數
    cout<<"stu2'name:"<<stu2.GetName()<<",stu2'age:"<<stu2.GetAge()<<endl;
    return 0;
}

二、複製構造函數的實現方式

自定義複製構造函數的實現方式有兩種：淺拷貝和深拷貝。

淺拷貝：淺拷貝只是簡單地將一個對象的數據成員複製到另一個對象中，如果數據成員中有指針類型的變數，複製後兩個對象將共享同一塊內存空間，這樣會導致一個對象釋放該空間後，另一個對象就失去了對它的訪問權，可能會導致程序崩潰。

深拷貝：深拷貝不僅要將一個對象的數據成員複製到另一個對象中，還要為指針類型的數據成員申請一塊內存空間，再將原對象的指針指向的內存空間內容複製到新的內存空間中，這樣兩個對象就不會共享同一塊內存空間。

//淺拷貝
Student::Student(const Student &stu){
    m_age = stu.m_age;
    m_name = stu.m_name;
}

//深拷貝
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、複製構造函數在對象傳遞中的應用

使用複製構造函數可以簡化對象傳遞的過程，將對象作為參數傳遞給函數時，如果不使用複製構造函數，函數會在棧中重新為對象分配內存空間，造成內存空間的浪費；如果使用複製構造函數，不僅可以減少內存的浪費，而且能夠更好地保護對象的數據。

void DoSomething(Student stu){ //stu為參數對象
    stu.SetName("Jerry");   //修改stu的成員變數
}

int main()
{
    Student stu;
    stu.SetName("Tom");
    DoSomething(stu);   //stu作為參數傳遞給函數DoSomething()
    cout<<"stu'name:"<<stu.GetName()<<endl;   //輸出「Tom」
    return 0;
}

四、常見問題及解決辦法

問題1：複製構造函數被無限遞歸調用的問題。

原因：如果複製構造函數的函數體中使用的是該類對象，而非該類對象的地址，則會導致複製構造函數被無限遞歸調用。

解決辦法：將複製構造函數中使用的參數改為該類對象的引用。

//錯誤的複製構造函數
Student::Student(Student stu){
    m_age = stu.m_age;   //使用stu對象
    m_name = stu.m_name; //使用stu對象
}

//正確的複製構造函數
Student::Student(const Student &stu){ //使用stu對象的引用
    m_age = stu.m_age;   
    m_name = new char[strlen(stu.m_name)+1];
    strcpy(m_name,stu.m_name);
}

問題2：複製構造函數的影響範圍問題。

原因：如果複製構造函數中包含有動態分配內存的操作，但該類對象在程序中沒有被使用複製構造函數初始化，釋放該對象時會出現內存泄漏。

解決辦法：在類中定義複製構造函數的同時，也要定義相應的拷貝賦值運算符（operator=），確保對象的複製和對象的賦值均正確無誤。

class Student{
public:
    Student();
    Student(const Student &stu);
    Student & operator=(const Student &stu);   //拷貝賦值運算符
    ~Student();
    ...
};
Student & Student::operator=(const Student &stu){
    if(this != &stu){   //避免自賦值
        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、總結

複製構造函數是C++中一個非常重要且基礎的概念，它可以保證對象複製的正確性，實現對象傳遞時的內存優化，避免不必要的內存浪費和內存泄漏。自定義複製構造函數需要注意淺拷貝和深拷貝的區別，同時也需要考慮對象傳遞和對象賦值時的問題，只有多方面思考，才能編寫出更加完善的複製構造函數。