C++複製控制：拷貝構造函數

1、拷貝構造函數是一種特殊構造函數，具備單個形參，該形參（經常使用const修飾）是對該類類型的引用。與默認構造函數同樣 ，拷貝構造函數可由編譯器隱式調用。拷貝構造函數應用的場合爲：

（1）根據另外一個同類型的對象顯式或隱式初始化一個對象。

（2）複製一個對象將它做爲實參傳給一個函數。

（3）從函數返回時複製一個對象。

（4）初始化順序容器中的元素。

（5）根據元素初始化式列表初始化數組元素。

下面分別對以上5點進行說明。

 

一、對象的定義式。

C++支持兩種初始化形式：直接初始化和複製初始化。複製初始化使用「＝」符號，而直接初始化將初始化式放在圓括號中。對於類類型對象，初始化的複製形式和直接形式有所不一樣。

直接初始化直接調用與實參匹配的構造函數。複製初始化首先使用指定構造函數建立一個臨時對象，而後用拷貝構造函數將那個臨時對象複製到正在建立的對象。

string null_book = "9-999-99999-9";        // copy-initialization    
string dots(10， '.');                    // direct-initialization    

string empty_copy = string();            // copy-initialization    
string empty_direct;                    // direct-initialization  

說明：

（1）對於類類型對象，只有指定單個實參或顯式建立一個臨時對象用於複製時，才使用複製初始化。

 

（2）支持初始化的複製形式主要是爲了與C的用法兼容。當狀況許可時，能夠容許編譯器跳過複製構造函數直接建立對象，但編譯器沒有義務這樣作。

 

（3）對於不支持複製的類型，或者使用explicit構造函數，不能進行復制初始化。例如：因爲不能複製IO類型的對象，因此不能對那些類型的對象使用複製初始化。

ifstream file1("filename");                // ok: direct initialization   
ifstream file2 = "filename";            // error: copy constructor is private   
// This initialization is okay only if the Sales_item(const string&) constructor is not explicit   
Sales_item item = string("9-999-99999-9");  

 

二、形參與返回值。

當形參爲非引用類型時，將複製實參的值，以非引用類型做返回值時，將返回return語句中值的副本。於是，當形參或返回值爲類類型時，由拷貝構造函數進行復制。

string make_plural(size_t, const string &, const string &);

這個函數隱式使用string拷貝構造函數返回值的副本，形參是const引用，不會複製。

 

三、初始化容器元素。

vector<string> vec(5);

使用了默認構造函數和拷貝構造函數。編譯器首先使用string默認構造函數建立一個臨時對象，而後使用拷貝構造函數將臨時值複製到vec的每一個元素。

 

四、構造函數與數組元素。

當用花括號初始化列表來顯式初始化類類型的數組，則使用複製初始化來初始化每一個元素。根據指定值建立適當類型元素，而後用拷貝構造函數將該值複製到相應元素。

Sales_item primer_eds[] = { string("0-201-16487-6"),
                            string("0-201-54848-8"),
                            string("0-201-82470-1"),
                            Sales_item()
                            };

當定義一個新對象並用一個同類型的對象對它初始化時，將顯式使用拷貝構造函數。當將該類型的對象傳遞給函數或從函數返回該類型的對象時，將隱式使用拷貝構造函數。

 

2、合成的拷貝構造函數。

若是沒有定義拷貝構造函數，編譯器就會爲咱們合成一個。與合成的默認構造函數不一樣，即便咱們定義了其餘構造函數，也會合成拷貝構造函數。合成拷貝構造函數的行爲是，執行逐個成員初始化，將新對象初始化爲原對象的副本。

說明：

（1）編譯器將如今對象的每一個非static成員，依次複製到正建立的對象。每一個成員的類型決定了複製該成員的含義。

 

（2）合成拷貝構造函數直接複製內置類型成員的值，類類型成員使用該類的拷貝構造函數進行復制。

 

（3）數組成員的複製是個例外。雖然通常不能複製數組，但若是一個類具備數組成員，則合成複製構造函數將複製數組的每個元素。

Sales_item::Sales_item(const Sales_item &orig):
isbn(orig.isbn),                //使用string拷貝構造函數
units_sold(orig.units_sold),    //直接複製orig.units_sold
revenue(orig.revenue)            //直接複製orig.revenue
{ }

 

3、定義本身的拷貝構造函數。

拷貝構造函數就是接受單個類類型引用形參(一般用const修飾)的構造函數。由於用於向函數傳遞對象和從函數返回對象，該構造函數通常不該設置爲explicit，拷貝構造函數應將實參的成員複製到正在構造的對象。它與類同名，沒有返回值，能夠（並且應該）使用構造函數初始化列表初始化新建立對象的成員，能夠在函數體中作任何其餘必要工做。

說明：

（1）合成拷貝構造函數只完成必要的工做。只包含類類型成員或內置類型(但不是指針類型)成員的類，無須顯式地定義拷貝構造函數，也能夠複製。

 

（2）有些類必須定義複製構造函數對複製對象時發生的事情加以控制。例如：

1）類有一個數據成員是指針，或者有成員表示在構造函數中分配的其餘資源

2）類在建立新對象時必須作一些特定工做。

 

4、禁止複製。

有些類須要徹底禁止複製，例如：iostream。如何禁止複製呢？省略拷貝構造函數這種作法不行，由於編譯器將會幫咱們合成一個。爲了防止複製，類必須顯式聲明其拷貝構造函數爲private。

說明：

（1）若是拷貝構造函數是私有的，將不容許用戶複製該類型對象。

 

（2）類的友元和成員仍能夠進行復制，若是也想禁止它們，可聲明一個私有的拷貝構造函數但不對其定義。聲明而不定義是合法的，但使用未定義的成員將致使連接失敗。

 

（3）經過聲明不定義私有拷貝構造函數，可禁止任何複製類類型對象的嘗試：用戶嘗試複製致使編譯錯誤，成員函數和友元複製致使連接錯誤。

 

（4）若是定義了拷貝構造函數，也必須定義默認構造函數。不容許複製的類對象只能做爲引用傳遞給函數或從函數返回，它們也不能做爲容器元素，嚴重侷限類的使用。