#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
void func(string str){
    cout<<str<<endl;
}
int main(){
    string s1 = "http:www.biancheng.net";
    string s2(s1);
    string s3 = s1;
    string s4 = s1 + " " + s2;
    func(s1);
    cout<<s1<<endl<<s2<<endl<<s3<<endl<<s4<<endl;
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

http:www.biancheng.net

http:www.biancheng.net

http:www.biancheng.net

http:www.biancheng.net

http:www.biancheng.net http:www.biancheng.net

s1、s2、s3、s4 以及 func() 的形參 str，都是使用拷貝的方式來(lái)初始化的。

對(duì)于 s1、s2、s3、s4，都是將其它對(duì)象的數(shù)據(jù)拷貝給當(dāng)前對(duì)象，以完成當(dāng)前對(duì)象的初始化。

對(duì)于 func() 的形參 str，其實(shí)在定義時(shí)就為它分配了內(nèi)存，但是此時(shí)并沒(méi)有初始化，只有等到調(diào)用 func() 時(shí)，才會(huì)將其它對(duì)象的數(shù)據(jù)拷貝給 str 以完成初始化。

當(dāng)以拷貝的方式初始化一個(gè)對(duì)象時(shí)，會(huì)調(diào)用一個(gè)特殊的構(gòu)造函數(shù)，就是拷貝構(gòu)造函數(shù)（Copy Constructor）。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student{
public:
    Student(string name = "", int age = 0, float score = 0.0f);  //普通構(gòu)造函數(shù)
    Student(const Student &stu);  //拷貝構(gòu)造函數(shù)（聲明）
public:
    void display();
private:
    string m_name;
    int m_age;
    float m_score;
};
Student::Student(string name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
//拷貝構(gòu)造函數(shù)（定義）
Student::Student(const Student &stu){
    this->m_name = stu.m_name;
    this->m_age = stu.m_age;
    this->m_score = stu.m_score;
    cout<<"Copy constructor was called."<<endl;
}
void Student::display(){
    cout<<m_name<<"的年齡是"<<m_age<<"，成績(jī)是"<<m_score<<endl;
}
int main(){
   const Student stu1("小明", 16, 90.5);
    Student stu2 = stu1;  //調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
    Student stu3(stu1);  //調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
    stu1.display();
    stu2.display();
    stu3.display();
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

Copy constructor was called.

Copy constructor was called.

小明的年齡是16，成績(jī)是90.5

小明的年齡是16，成績(jī)是90.5

小明的年齡是16，成績(jī)是90.5

第 8 行是拷貝構(gòu)造函數(shù)的聲明，第 20 行是拷貝構(gòu)造函數(shù)的定義。拷貝構(gòu)造函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，它的類型是當(dāng)前類的引用，而且一般都是 const 引用。

1) 為什么必須是當(dāng)前類的引用呢？

如果拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)不是當(dāng)前類的引用，而是當(dāng)前類的對(duì)象，那么在調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)時(shí)，會(huì)將另外一個(gè)對(duì)象直接傳遞給形參，這本身就是一次拷貝，會(huì)再次調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，然后又將一個(gè)對(duì)象直接傳遞給了形參，將繼續(xù)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)……這個(gè)過(guò)程會(huì)一直持續(xù)下去，沒(méi)有盡頭，陷入死循環(huán)。

只有當(dāng)參數(shù)是當(dāng)前類的引用時(shí)，才不會(huì)導(dǎo)致再次調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)，這不僅是邏輯上的要求，也是 C++ 語(yǔ)法的要求。

2) 為什么是 const 引用呢？

拷貝構(gòu)造函數(shù)的目的是用其它對(duì)象的數(shù)據(jù)來(lái)初始化當(dāng)前對(duì)象，并沒(méi)有期望更改其它對(duì)象的數(shù)據(jù)，添加 const 限制后，這個(gè)含義更加明確了。

另外一個(gè)原因是，添加 const 限制后，可以將 const 對(duì)象和非 const 對(duì)象傳遞給形參了，因?yàn)榉?const 類型可以轉(zhuǎn)換為 const 類型。如果沒(méi)有 const 限制，就不能將 const 對(duì)象傳遞給形參，因?yàn)?const 類型不能轉(zhuǎn)換為非 const 類型，這就意味著，不能使用 const 對(duì)象來(lái)初始化當(dāng)前對(duì)象了。

當(dāng)然，你也可以再添加一個(gè)參數(shù)為非const 引用的拷貝構(gòu)造函數(shù)，這樣就不會(huì)出錯(cuò)了。換句話說(shuō)，一個(gè)類可以同時(shí)存在兩個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù)，一個(gè)函數(shù)的參數(shù)為 const 引用，另一個(gè)函數(shù)的參數(shù)為非 const 引用。

class Base{
public:
    Base(): m_a(0), m_b(0){ }
    Base(int a, int b): m_a(a), m_b(b){ }
private:
    int m_a;
    int m_b;
};
int main(){
    int a = 10;
    int b = a;  //拷貝
    Base obj1(10, 20);
    Base obj2 = obj1;  //拷貝
    return 0;
}

b 和 obj2 都是以拷貝的方式初始化的，具體來(lái)說(shuō)，就是將 a 和 obj1 所在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)按照二進(jìn)制位（Bit）復(fù)制到 b 和 obj2 所在的內(nèi)存，這種默認(rèn)的拷貝行為就是淺拷貝，這和調(diào)用 memcpy() 函數(shù)的效果非常類似。

對(duì)于簡(jiǎn)單的類，默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)一般就夠用了，我們也沒(méi)有必要再顯式地定義一個(gè)功能類似的拷貝構(gòu)造函數(shù)。但是當(dāng)類持有其它資源時(shí)，例如動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存、指向其他數(shù)據(jù)的指針等，默認(rèn)的拷貝構(gòu)造函數(shù)就不能拷貝這些資源了，我們必須顯式地定義拷貝構(gòu)造函數(shù)，以完整地拷貝對(duì)象的所有數(shù)據(jù)。

下面我們通過(guò)一個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明顯式定義拷貝構(gòu)造函數(shù)的必要性。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
using namespace std;
//變長(zhǎng)數(shù)組類
class Array{
public:
    Array(int len);
    Array(const Array &arr);  //拷貝構(gòu)造函數(shù)
    ~Array();
public:
    int operator[](int i) const { return m_p[i]; }  //獲取元素（讀取）
    int &operator[](int i){ return m_p[i]; }  //獲取元素（寫(xiě)入）
    int length() const { return m_len; }
private:
    int m_len;
    int *m_p;
};
Array::Array(int len): m_len(len){
    m_p = (int*)calloc( len, sizeof(int) );
}
Array::Array(const Array &arr){  //拷貝構(gòu)造函數(shù)
    this->m_len = arr.m_len;
    this->m_p = (int*)calloc( this->m_len, sizeof(int) );
    memcpy( this->m_p, arr.m_p, m_len * sizeof(int) );
}
Array::~Array(){ free(m_p); }
//打印數(shù)組元素
void printArray(const Array &arr){
    int len = arr.length();
    for(int i=0; i<len; i++){
        if(i == len-1){
            cout<<arr[i]<<endl;
        }else{
            cout<<arr[i]<<", ";
        }
    }
}
int main(){
    Array arr1(10);
    for(int i=0; i<10; i++){
        arr1[i] = i;
    }
    Array arr2 = arr1;
    arr2[5] = 100;
    arr2[3] = 29;
    printArray(arr1);
    printArray(arr2);
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

0, 1, 2, 29, 4, 100, 6, 7, 8, 9

本例中我們顯式地定義了拷貝構(gòu)造函數(shù)，它除了會(huì)將原有對(duì)象的所有成員變量拷貝給新對(duì)象，還會(huì)為新對(duì)象再分配一塊內(nèi)存，并將原有對(duì)象所持有的內(nèi)存也拷貝過(guò)來(lái)。這樣做的結(jié)果是，原有對(duì)象和新對(duì)象所持有的動(dòng)態(tài)內(nèi)存是相互獨(dú)立的，更改一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)不會(huì)影響另外一個(gè)對(duì)象，本例中我們更改了 arr2 的數(shù)據(jù)，就沒(méi)有影響 arr1。

這種將對(duì)象所持有的其它資源一并拷貝的行為叫做深拷貝，我們必須顯式地定義拷貝構(gòu)造函數(shù)才能達(dá)到深拷貝的目的。深拷貝的例子比比皆是，除了上面的變長(zhǎng)數(shù)組類，使用的動(dòng)態(tài)數(shù)組類也需要深拷貝；此外，標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)（STL）中的 string、vector、stack、set、map 等也都必須使用深拷貝。

讀者如果希望親眼目睹不使用深拷貝的后果，可以將上例中的拷貝構(gòu)造函數(shù)刪除，那么運(yùn)行結(jié)果將變?yōu)椋?, 1, 2, 29, 4, 100, 6, 7, 8, 9

0, 1, 2, 29, 4, 100, 6, 7, 8, 9

可以發(fā)現(xiàn)，更改 arr2 的數(shù)據(jù)也影響到了 arr1。這是因?yàn)椋趧?chuàng)建 arr2 對(duì)象時(shí)，默認(rèn)拷貝構(gòu)造函數(shù)將 arr1.m_p 直接賦值給了 arr2.m_p，導(dǎo)致 arr2.m_p 和 arr1.m_p 指向了同一塊內(nèi)存，所以會(huì)相互影響。

另外需要注意的是，printArray() 函數(shù)的形參為引用類型，這樣做能夠避免在傳參時(shí)調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)；又因?yàn)?printArray() 函數(shù)不會(huì)修改任何數(shù)組元素，所以我們添加了 const 限制，以使得語(yǔ)義更加明確。

• 到底是淺拷貝還是深拷貝

如果一個(gè)類擁有指針類型的成員變量，那么絕大部分情況下就需要深拷貝，因?yàn)橹挥羞@樣，才能將指針指向的內(nèi)容再?gòu)?fù)制出一份來(lái)，讓原有對(duì)象和新生對(duì)象相互獨(dú)立，彼此之間不受影響。如果類的成員變量沒(méi)有指針，一般淺拷貝足以。

另外一種需要深拷貝的情況就是在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)進(jìn)行一些預(yù)處理工作，比如統(tǒng)計(jì)創(chuàng)建過(guò)的對(duì)象的數(shù)目、記錄對(duì)象創(chuàng)建的時(shí)間等，請(qǐng)看下面的例子：

#include <iostream>
#include <ctime>
#include <windows.h>  //在Linux和Mac下要換成 unistd.h 頭文件
using namespace std;
class Base{
public:
    Base(int a = 0, int b = 0);
    Base(const Base &obj);  //拷貝構(gòu)造函數(shù)
public:
    int getCount() const { return m_count; }
    time_t getTime() const { return m_time; }
private:
    int m_a;
    int m_b;
    time_t m_time;  //對(duì)象創(chuàng)建時(shí)間
    static int m_count;  //創(chuàng)建過(guò)的對(duì)象的數(shù)目
};
int Base::m_count = 0;
Base::Base(int a, int b): m_a(a), m_b(b){
    m_count++;
    m_time = time((time_t*)NULL);
}
Base::Base(const Base &obj){  //拷貝構(gòu)造函數(shù)
    this->m_a = obj.m_a;
    this->m_b = obj.m_b;
    this->m_count++;
    this->m_time = time((time_t*)NULL);
}
int main(){
    Base obj1(10, 20);
    cout<<"obj1: count = "<<obj1.getCount()<<", time = "<<obj1.getTime()<<endl;
    Sleep(3000);  //在Linux和Mac下要寫(xiě)作 sleep(3);
    Base obj2 = obj1;
    cout<<"obj2: count = "<<obj2.getCount()<<", time = "<<obj2.getTime()<<endl;
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

obj1: count = 1, time = 1488344372

obj2: count = 2, time = 1488344375

運(yùn)行程序，先輸出第一行結(jié)果，等待 3 秒后再輸出第二行結(jié)果。Base 類中的 m_time 和 m_count 分別記錄了對(duì)象的創(chuàng)建時(shí)間和創(chuàng)建數(shù)目，它們?cè)诓煌膶?duì)象中有不同的值，所以需要在初始化對(duì)象的時(shí)候提前處理一下，這樣淺拷貝就不能勝任了，就必須使用深拷貝了。