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C++入门之《拷贝构造函数》详解

news 来源：原创 2025/5/17 12:44:26

拷贝构造函数是构造函数的一个重载

拷贝构造函数是特殊的构造函数，用于基于已存在对象创建新对象。比如定义一个 Person 类：

class Person {
private:
    std::string name;
    int age;
public:
    Person(const std::string& n, int a) : name(n), age(a) {}
    // 拷贝构造函数
    Person(const Person& other) : name(other.name), age(other.age) {}
};

这里 Person(const Person& other) 就是拷贝构造函数，它和普通构造函数 Person(const std::string& n, int a) 构成重载。

拷贝构造函数的参数要求

其第一个参数必须是类类型对象的引用。如上面 Person 类的拷贝构造函数 Person(const Person& other)，other 就是对 Person 类型对象的引用。如果用值传递，编译器报错，因为值传递时为创建实参副本会调用拷贝构造函数，引发无穷递归调用。

以下解释不使用值传递的原因

正常的拷贝构造函数使用场景

先看一个简单的类示例，以 Person 类为例

#include <iostream>
#include <string>

class Person {
private:
    std::string name;
    int age;
public:
    Person(const std::string& n, int a) : name(n), age(a) {}
    // 拷贝构造函数
    Person(const Person& other) : name(other.name), age(other.age) {
        std::cout << "拷贝构造函数被调用" << std::endl;
    }
    void display() {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
    }
};

在正常情况下，我们可以基于已有的 Person 对象通过拷贝构造函数来创建新对象，例如：

int main() {
    Person p1("Alice", 25);
    Person p2(p1);  // 这里调用拷贝构造函数，基于 p1 创建 p2
    p2.display();
    return 0;
}

上述代码中，Person p2(p1); 语句调用了拷贝构造函数，将 p1 的数据成员值复制给 p2，程序能正常运行并输出 Name: Alice, Age: 25，同时控制台会输出 “拷贝构造函数被调用”。

值传递引发的问题

当我们尝试将 Person 对象作为函数参数以值传递的方式传递时，就会出现问题。看下面的代码：

void printPerson(Person p) {
    p.display();
}

int main() {
    Person p1("Bob", 30);
    printPerson(p1);  // 尝试以值传递方式传递对象
    return 0;
}

在 printPerson(p1); 这行代码中，由于是值传递，函数 printPerson 需要创建一个 Person 类型的形参 p 作为实参 p1 的副本。而创建这个副本的过程，就需要调用 Person 类的拷贝构造函数。

如果拷贝构造函数的参数也是以值传递的方式声明，比如错误地写成：

class Person {
private:
    std::string name;
    int age;
public:
    Person(const std::string& n, int a) : name(n), age(a) {}
    // 错误的拷贝构造函数声明，参数为值传递
    Person(Person other) : name(other.name), age(other.age) {
        std::cout << "拷贝构造函数被调用" << std::endl;
    }
    void display() {
        std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
    }
};

当执行 printPerson(p1); 时，为了创建 printPerson 函数的形参 p 作为 p1 的副本，需要调用拷贝构造函数。但由于拷贝构造函数的参数是值传递，又需要为这个参数创建实参的副本，这又会触发拷贝构造函数的调用，如此循环往复，就形成了无穷递归调用。

编译器会检测到这种潜在的无穷递归情况并报错，因为这显然是一个错误的逻辑，会导致程序栈溢出等严重问题。所以 C++ 规定拷贝构造函数的第一个参数必须是类类型对象的引用（一般是 const 引用，以避免在拷贝构造过程中意外修改原对象），以防止这种无穷递归调用的发生。

自定义类型对象拷贝行为

自定义类型传值传参和传值返回会调用拷贝构造。例如：

Person createPerson() {
    Person p("Alice", 25);
    return p;
}

这里 createPerson 函数返回 Person 对象 p 时，会调用 Person 的拷贝构造函数创建返回值副本。

编译器自动生成拷贝构造函数

若未显式定义，编译器会自动生成。比如：

class Point {
private:
    int x;
    int y;
};

编译器自动生成的拷贝构造函数会对 x 和 y 进行值拷贝（浅拷贝），一个字节一个字节地拷贝。如果类包含自定义类型成员变量，会调用该成员变量所属类的拷贝构造函数。

不同情况是否需显式实现拷贝构造函数

不需要显式实现的情况：像只含内置类型且无指向资源成员变量的 Date 类，编译器自动生成的拷贝构造函数能满足需求，无需显式实现。
需要显式实现的情况：以 Stack 类为例，若类中有指针成员变量（如 _a 指向资源），编译器自动生成的浅拷贝可能导致问题（如两个对象的指针指向同一块内存，释放时出错），需实现深拷贝，即自己实现拷贝构造函数，对指向的资源也进行拷贝。
特殊情况：对于 MyQueue 类，内部主要是自定义类型 Stack 成员，编译器自动生成的拷贝构造函数会调用 Stack 的拷贝构造函数，一般无需显式实现 MyQueue 的拷贝构造函数。若一个类显式实现了析构函数释放资源，通常也需显式写拷贝构造函数，避免资源管理问题。