[c++03]为啥需要拷贝构造？

Posted 2022-01-12 AIplusX

写在前面

今天咱们主要来探究一下，我们为啥需要拷贝构造这个东西，以及拷贝构造的一些基本语法。

正文

在这里呢，我先给一段测试程序，探究一下没有拷贝构造对于类到底会有什么影响，这段程序我也是参考了浙江大学的翁恺老师教授C++课程时上课的例程，感谢翁恺老师的无私奉献！

这段程序看起来比较复杂，让我来慢慢分析一下。首先我定义了一个static的变量i，为什么要是static的呢？因为我需要i是全文件可见的。

然后我构造了一个A类，在A类的构造函数里面，我将全局的i进行自加1，并且输出一些相关信息，在A类的析构函数里面，我将全局的i进行自减1，并且输出一些相关信息。为什么要这么做呢，其实就是为了记录A类生成对象的时候，构造函数和析构函数被调用的情况。

那么在A类里面还有print_i()这个函数，也就是为了打印调用函数时刻的i值。

那么在这个测试程序里面发生了几次对象的实例化呢？

仔细数数一共是3次，a, a2和f()函数的形参a_t，当调用f()函数的时候，f()函数会根据实参a来构造出一个形参a_t来。

那么我们来看看程序的结果输出是什么：

正常来说，当最后程序结束的时候，i的数值应该是0，但是结果确实-2，说明此时程序肯定是有了问题的。

为了说明这个问题，我需要一些先备知识，那就是关于c++的=号的，在c++里面将对象a赋给b，也就是做对象的a=b的时候，这个=时如何起作用呢？那就需要知道c++里面的运算符重载相关知识了，c++里面的运算符是可以重载成用户需要的功能的，也就是说=实现的功能可以是将两边的变量或者常量进行相减（当然，我非常不建议这样做）。好了，言归正传，在这个测试程序里，我们并没有重载=号，所以如果用了=号的时候，程序应用的就是默认的=功能。

那么如何进行对象的默认赋值呢？也就是说对象的a=b到底发生了什么呢？其实这个发生的就是拷贝工作，不过这个拷贝不是按字节进行拷贝的，而是按照成员进行拷贝的，不是bitwise的拷贝，而是memberwise的拷贝。所以对象的a=b的时候，是将对象b里面放的成员变量按照成员拷贝到对象a里面的。

好了，回到了我们的测试程序，首先我们构造出了a这个对象，此时i=1，这没有问题，接下来我调用了f()，此时就发生了一次对象的拷贝，因为将实参对象a拷贝成了形参a_t，发生了memberwise的拷贝，但是此时i没有进行自加，这说明构造函数没有被调用，这就很奇怪了，导致函数结束的时候调用了对象的析构函数，i进行了自减，导致i变成了0。

接下来A a2=f(a);又发生了一次memberwise的拷贝，此时构造函数又没有被调用，因为此时的i是0。最后，a和a2都被析构了，导致i进行了2次自减操作从而变成了-2。

经过我们分析，问题就很明白了，当对象发生memberwise的拷贝的时候并不会调用默认构造函数，也就是default constructor，这是很危险的，一个对象做出来的时候没有被初始化过是非常危险的，因此我们要解决它，解决方式就是拷贝构造函数。拷贝构造函数的作用就是用已有的对象来初始化一个新的同类对象，也就是说做对象的a=b的时候，拷贝构造函数是会被调用的，可以理解成将对象b做为参数来实例化类A得到对象a，看下面这段例程感受一下：

结果如下：

可以看到i最后变成了0，说明拷贝构造函数起作用了。

所以，为了保证程序的正常运行，以后写类的时候，记得要写一个拷贝构造函数。