【C++学习】类和对象 | 拷贝构造 | 探索拷贝构造函数为什么需要引用传参 | 深拷贝 | 初识运算符重载

写在前面：

上一篇文章我们开始学习类内的默认成员函数，

这里是传送门，有兴趣可以去看看：http://t.csdn.cn/iXdpH

这篇文章我们继续来学习类和对象的知识。

目录

写在前面：

1. 拷贝构造

2. 拷贝构造函数为什么需要引用传参？

3. 深拷贝

4. 初识运算符重载

写在最后：

---

1. 拷贝构造

我们在创建一个对象的时候，能不能创建一个跟已经存在的对象一模一样的对象呢？

说人话就是能不能复制一个一模一样的对象？

这个时候我们就需要用到拷贝构造，

拷贝构造实际上就是构造函数的一个重载，

来看代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year = 2023, int month = 6, int day = 28) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//d2(d1) 拷贝构造
	Date(Date d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);

	return 0;
}

如果我们想要实现拷贝构造的逻辑，就是将我们想要拷贝的对象传过去，

然后在给我们新创建的对象赋值，但是，

我们如果像上面这段代码这样写，编译器会报错，这是为什么呢？

拷贝构造有一条规则：拷贝构造函数的参数有且只有一个，且必须是类类型对象的引用，

如果使用传值的方式，编译器就会直接报错，因为会引发无穷递归。

也就是我们需要这样实现：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year = 2023, int month = 6, int day = 28) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//d2(d1) 拷贝构造
	Date(Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);

	return 0;
}

2. 拷贝构造函数为什么需要引用传参？

那这个时候问题来了，为什么不使用引用传参就会出错，

或者说就会出现所谓的无穷递归的情况？

还记得我们曾经学过的函数传参，实际上是需要拷贝一份传给函数作为形参的，

而在C++中，函数传参传递自定义类型的时候，自定义类型的拷贝会自动调用拷贝构造来完成，

这是C++祖师爷规定的，自定义类型的拷贝回自动调用拷贝构造，

这样就会导致，如果实现的拷贝构造是传值传参，在传参的时候自定义类型需要拷贝，

而自定义类型在拷贝的时候会自动调用拷贝构造，而调用拷贝构造的时候需要传一个自定义类型，

自定义类型传参又需要拷贝，而自定义类型的拷贝会自动调用拷贝构造......

这样就会导致程序进入无穷递归。

如果没有理解的话可以多读几遍上面的文字，

其实核心逻辑就只有两个：

1. C++规定自定义类型拷贝的时候会自动调用拷贝构造

2. 自定义类型作为函数参数传值调用的时候需要进行一次拷贝

这里其实又出现了新的疑问，

为什么C++要规定自定义类型拷贝的时候要自动调用拷贝构造呢？

实际上，C++是这样规定的：

1. 对于内置类型会直接拷贝

2. 而对于自定义类型会调用他的拷贝构造

至于为什么一定要调用他的拷贝构造，我们之后会学到深浅拷贝的知识，到时候就明白了。

不过拷贝构造的实现我们一般习惯再加一个const在前面：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year = 2023, int month = 6, int day = 28) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//d2(d1) 拷贝构造
	Date(const Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);

	return 0;
}

有一层const保护这个对象，代码的健壮性更强一点。

这里就顺便举个例子吧 ，

来看这段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year = 2023, int month = 6, int day = 28) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//d2(d1) 拷贝构造
	Date(Date& d) {
		d._year = _year;
		d._month = _month;
		d._day = _day;

		//_year = d._year;
		//_month = d._month;
		//_day = d._day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);

	return 0;
}

这段代码的逻辑实际上写反了，但是编译器是没有报错的，

如果发现不了，还是会造成不小的问题和麻烦：

 

但是，如果我们加上了const来修饰这个对象：

编译器就会报错提醒，这样代码就不容易出错了。 

所以我们最后的完全体代码就是这样：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year = 2023, int month = 6, int day = 28) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	//d2(d1) 拷贝构造
	Date(const Date& d) {
		_year = d._year;
		_month = d._month;
		_day = d._day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);

	return 0;
}

3. 深拷贝

学习深拷贝之前，我们先来看看编译器给我们默认生成的拷贝构造做了什么：

来看这段代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class Date {
public:
	Date(int year = 2023, int month = 6, int day = 28) {
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

int main()
{
	Date d1;
	Date d2(d1);

	return 0;
}

我们没有自己实现拷贝构造，

通过调试可以看看，默认生成的拷贝构造做了什么：

走到这一步我们可以看到，d1已经通过构造函数完成了初始化，

 

 我们可以看到，默认生成的拷贝构造完成了拷贝，

而且，我们还能发现，默认生成的拷贝构造好像跟我们实现的功能是一样的，

也就是说以后我们想这个Date类的拷贝构造，我们不用自己实现，

直接用默认生成的就行了，

那如果是这样，我们还学拷贝构造干啥，直接让编译器自动帮我们干不就完了，

那肯定没有这种好事，来看这个例子：

class Stack {
public:
	Stack(int capacity = 4) {
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (_a == nullptr) {
			perror("Stack::malloc::fail");
			return;
		}
		
		_capacity = capacity;
		_top = 0;
	}

private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st1;
	Stack st2(st1);

	return 0;
}

来调试看看编译器默认的拷贝构造干了什么：

这乍一看好像没毛病啊，

默认生成的拷贝构造也帮我们好好拷贝了一份一模一样的数据啊，

先不着急，我们还没给这个栈实现析构函数呢，不然会有内存泄漏的风险的：

#include <iostream>
using namespace std;

class Stack {
public:
	Stack(int capacity = 4) {
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (_a == nullptr) {
			perror("Stack::malloc::fail");
			return;
		}
		
		_capacity = capacity;
		_top = 0;
	}

	~Stack() {
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}

private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st1;
	Stack st2(st1);

	return 0;
}

还是这段代码，但是我们添加了析构函数，

这个时候我们先调用第一次析构函数，把st2的空间释放掉：

 当我们再去调用st1的析构函数，刚走到free，啪一下，很快啊

 程序就崩溃了，这是为啥，

仔细想想，刚刚free了哪个指针，如果两个栈对象的_a指针是指向同一块区域，

那么会发生什么？析构函数一次free就把两个栈空间都free了，

而两个栈对象要调用两次析构，同一块空间free两次自然程序就崩溃了，

发现了吗，这个时候编译器自动生成的默认的拷贝构造函数就不能用了。

那该怎么解决呢？

其实就是用所谓的深拷贝解决：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

class Stack {
public:
	Stack(int capacity = 4) {
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * capacity);
		if (_a == nullptr) {
			perror("Stack::malloc::fail");
			return;
		}
		
		_capacity = capacity;
		_top = 0;
	}

	//深拷贝
	Stack(const Stack& st) {
		_a = (int*)malloc(sizeof(int) * st._capacity);
		if (_a == nullptr) {
			perror("Stack::malloc::fail");
			return;
		}

		memcpy(_a, st._a, sizeof(int) * st._top);
		_top = st._top;
		_capacity = st._capacity;
	}

	~Stack() {
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_capacity = 0;
		_top = 0;
	}

private:
	int* _a;
	int _top;
	int _capacity;
};

int main()
{
	Stack st1;
	Stack st2(st1);

	return 0;
}

这个时候我们可以看到，实现了深拷贝之后，

两个_a指向空间的地址就不同了，这也意味着他们是两段不相关的空间了，

这样子程序当然也不会崩溃了。 

所以说如果遇到这样需要开辟空间的情况，就得自己手动实现深拷贝。

4. 初识运算符重载

我们来看这样一个例子：

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
	A(int x = 10, int y = 10) {
		_x = x;
		_y = y;
	}

private:
	int _x;
	int _y;
};

int main()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(20, 20);

	return 0;
}

假如说我们想让 a1 和 a2 比较看看谁大，

可以直接用 a1 > a2 来进行比较吗？显然不能，

编译器并不知道你这个自定义类型的比较规则，

如果我们想让一个自定义类型做比较，最好就是写一个比较函数：

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
	A(int x = 10, int y = 10) {
		_x = x;
		_y = y;
	}

//private:
	int _x;
	int _y;
};

//这段比较逻辑是：如果a1 > a2 就返回true,否则就返回false
bool Compare(A a1, A a2) {
	if (a1._x > a2._x) {
		return true;
	}
	else if (a1._x == a2._x) {
		if (a1._y > a2._y) {
			return true;
		}
		else if (a1._y == a2._y) {
			return false;
		}
		else {
			return false;
		}
	}
	else {
		return false;
	}
}

int main()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(20, 20);
	cout << Compare(a1, a2) << endl;

	return 0;
}

如果是这样实现，我们不仅要把private的成员变量放出来，

还得调用函数才能进行比较，感觉很不爽，

C++就设置了操作符重载：

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
public:
	A(int x = 10, int y = 10) {
		_x = x;
		_y = y;
	}

//private:
	int _x;
	int _y;
};

//这段比较逻辑是：如果a1 > a2 就返回true,否则就返回false
bool operator>(A a1, A a2) {
	if (a1._x > a2._x) {
		return true;
	}
	else if (a1._x == a2._x) {
		if (a1._y > a2._y) {
			return true;
		}
		else if (a1._y == a2._y) {
			return false;
		}
		else {
			return false;
		}
	}
	else {
		return false;
	}
}

int main()
{
	A a1(10, 10);
	A a2(20, 20);

	//这样就能直接使用 > 来进行比较，而使用 > 其实就是使用了下面那个函数
	cout << (a1 > a2) << endl; 
	cout << operator>(a1, a2) << endl;

	return 0;
}

这样子我们通过C++支持的操作符重载成功实现了直接用 > 进行比较，

但是从private里面放出来的成员变量又该怎么办呢？

我们可以把operator这个函数放进类里面，

那具体应该怎么操作呢？我们下一篇文章再来揭晓。

写在最后：

以上就是本篇文章的内容了，感谢你的阅读。

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