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“浅拷贝”与“深拷贝”（转）
原文链接：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：
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。
1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 class CExample { 5 private: 6 int a; 7 public: 8 //构造函数 9 CExample(int b)10 { a = b;}11 12 //一般函数13 void Show ()14 {15 cout<<a<<endl;16 }17 };18 19 int main()20 {21 CExample A(100);22 CExample B = A; //注意这里的对象初始化要调用拷贝构造函数，而非赋值23 B.Show ();24 return 0;25 }
运行程序，屏幕输出100。从以上代码的运行结果可以看出，系统为对象 B 分配了内存并完成了与对象 A 的复制过程。就类对象而言，相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。
下面举例说明拷贝构造函数的工作过程：
1 #include <iostream> 2 using namespace std; 3 4 class CExample { 5 private: 6 int a; 7 public: 8 //构造函数 9 CExample(int b)10 { a = b;}11 12 //拷贝构造函数13 CExample(const CExample& C)14 {15 a = C.a;16 }17 18 //一般函数19 void Show ()20 {21 cout<<a<<endl;22 }23 };24 25 int main()26 {27 CExample A(100);28 CExample B = A; // CExample B(A); 也是一样的29 B.Show ();30 return 0;31 }
CExample(const CExample& C)就是我们自定义的拷贝构造函数。可见，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，它必须的一个参数是本类型的一个引用变量。
二. 拷贝构造函数的使用时机
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
例如：
1 class CExample 2 { 3 private: 4 int a; 5 6 public: 7 //构造函数 8 CExample(int b) 9 { 10 a = b;11 cout<<"creat: "<<a<<endl;12 }13 14 //拷贝构造15 CExample(const CExample& C)16 {17 a = C.a;18 cout<<"copy"<<endl;19 }20 21 //析构函数22 ~CExample()23 {24 cout<< "delete: "<<a<<endl;25 }26 27 void Show ()28 {29 cout<<a<<endl;30 }31 };32 33 //全局函数，传入的是对象34 void g_Fun(CExample C)35 {36 cout<<"test"<<endl;37 }38 39 int main()40 {41 CExample test(1);42 //传入对象43 g_Fun(test);44 45 return 0;46 }
调用g_Fun()时，会产生以下几个重要步骤：
1）test对象传入形参时，会先会产生一个临时变量，就叫 C 吧。
2）然后调用拷贝构造函数把test的值给C。 整个这两个步骤有点像：CExample C(test);
3）等g_Fun()执行完后, 析构掉 C 对象。
2. 对象以值传递的方式从函数返回。
例如：
1 class CExample 2 { 3 private: 4 int a; 5 6 public: 7 //构造函数 8 CExample(int b) 9 { 10 a = b;11 }12 13 //拷贝构造14 CExample(const CExample& C)15 {16 a = C.a;17 cout<<"copy"<<endl;18 }19 20 void Show ()21 {22 cout<<a<<endl;23 }24 };25 26 //全局函数27 CExample g_Fun()28 {29 CExample temp(0);30 return temp;31 }32 33 int main()34 {35 g_Fun();36 return 0;37 }
当g_Fun()函数执行到return时，会产生以下几个重要步骤：
1）先会产生一个临时变量，就叫XXXX吧。
2） 然后调用拷贝构造函数把temp的值给XXXX。整个这两个步骤有点像：CExample XXXX(temp);
3） 在函数执行到最后先析构temp局部变量。
4） 等g_Fun()执行完后再析构掉XXXX对象。
3. 对象需要通过另外一个对象进行初始化
1 CExample A(100);2 CExample B = A; 3 // CExample B(A);
后两句都会调用拷贝构造函数。
三. 深拷贝和浅拷贝
1. 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：、
1 Rect::Rect(const Rect& r)2 {3 width = r.width;4 height = r.height;5 }
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：
1 class Rect 2 { 3 public: 4 Rect() // 构造函数，计数器加1 5 { 6 count++; 7 } 8 ~Rect() // 析构函数，计数器减1 9 {10 count--;11 }12 static int getCount() // 返回计数器的值13 {14 return count;15 }16 private:17 int width;18 int height;19 static int count; // 一静态成员做为计数器20 };21 22 int Rect::count = 0; // 初始化计数器23 24 int main()25 {26 Rect rect1;27 cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;28 29 Rect rect2(rect1); // 使用rect1复制rect2，此时应该有两个对象30 cout<<"The count of Rect: "<<Rect::getCount()<<endl;31 32 return 0;33 }
这段代码对前面的类，加入了一个静态成员，目的是进行计数。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。说白了，就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。
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，我们重新编写拷贝构造函数，如下：
1 class Rect 2 { 3 public: 4 Rect() // 构造函数，计数器加1 5 { 6 count++; 7 } 8 Rect(const Rect& r) // 拷贝构造函数 9 {10 width = r.width;11 height = r.height;12 count++; // 计数器加113 }14 ~Rect() // 析构函数，计数器减115 {16 count--;17 }18 static int getCount() // 返回计数器的值19 {20 return count;21 }22 private:23 int width;24 int height;25 static int count; // 一静态成员做为计数器26 };
2. 浅拷贝
所谓浅拷贝，指的是在对象复制时，只对对象中的数据成员进行简单的赋值，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：
1 class Rect 2 { 3 public: 4 Rect() // 构造函数，p指向堆中分配的一空间 5 { 6 p = new int(100); 7 } 8 ~Rect() // 析构函数，释放动态分配的空间 9 {10 if(p != NULL)11 {12 delete p;13 }14 }15 private:16 int width;17 int height;18 int *p; // 一指针成员19 };20 21 int main()22 {23 Rect rect1;24 Rect rect2(rect1); // 复制对象25 return 0;26 }
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，这时 rect1.p = rect2.p，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”。
3. 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：
1 class Rect 2 { 3 public: 4 Rect() // 构造函数，p指向堆中分配的一空间 5 { 6 p = new int(100); 7 } 8 Rect(const Rect& r) 9 {10 width = r.width;11 height = r.height;12 p = new int; // 为新对象重新动态分配空间13 *p = *(r.p);14 }15 ~Rect() // 析构函数，释放动态分配的空间16 {17 if(p != NULL)18 {19 delete p;20 }21 }22 private:23 int width;24 int height;25 int *p; // 一指针成员26 };
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”。
4. 防止默认拷贝发生
所谓浅拷贝，指的是在对象复制时，只对对象中的数据成员进行简单的赋值，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：
1 // 防止按值传递 2 class CExample 3 { 4 private: 5 int a; 6 7 public: 8 //构造函数 9 CExample(int b)10 { 11 a = b;12 cout<<"creat: "<<a<<endl;13 }14 15 private:16 //拷贝构造，只是声明17 CExample(const CExample& C);18 19 public:20 ~CExample()21 {22 cout<< "delete: "<<a<<endl;23 }24 25 void Show ()26 {27 cout<<a<<endl;28 }29 };30 31 //全局函数32 void g_Fun(CExample C)33 {34 cout<<"test"<<endl;35 }36 37 int main()38 {39 CExample test(1);40 //g_Fun(test); 按值传递将出错41 42 return 0;43 }
四. 拷贝构造函数的几个细节
1. 拷贝构造函数里能调用private成员变量吗?
从名字我们就知道拷贝构造函数其时就是一个特殊的构造函数，操作的还是自己类的成员变量，所以不受private的限制。
2. 以下函数哪个是拷贝构造函数,为什么?
1 X::X(const X&); 2 X::X(X); 3 X::X(X&, int a=1); 4 X::X(X&, int a=1, int b=2);
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:
1）X&
2）const X&
3）volatile X&
4）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.
1 X::X(const X&); //是拷贝构造函数 2 X::X(X&, int=1); //是拷贝构造函数 3 X::X(X&, int a=1, int b=2); //当然也是拷贝构造函数
3. 一个类中可以存在多于一个的拷贝构造函数吗?
类中可以存在超过一个拷贝构造函数。
1 class X { 2 public: 3 X(const X&); // const 的拷贝构造4 X(X&); // 非const的拷贝构造5 };
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.
1 class X { 2 public:3 X(){}; 4 X(X&){};5 }; 6 7 const X cx; 8 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。
“浅拷贝”与“深拷贝”（转）