【C++】拷贝构造函数及析构函数

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文章目录

• 📢前言
• 🏳️‍🌈什么是拷贝构造函数
• • [❤️1. 引用传参](#❤️1. 引用传参)
  • [🧡2. 自动生成的拷贝构造函数](#🧡2. 自动生成的拷贝构造函数)
• 🏳️‍🌈什么是析构函数
• 👥总结

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📢前言

当谈论C++编程语言的核心概念时，拷贝构造函数和析构函数无疑是不可或缺的话题。它们不仅仅是理解对象生命周期和内存管理的关键，更是构建复杂系统和高效程序的基础。拷贝构造函数在对象复制过程中扮演着关键角色，决定了如何正确地复制对象的状态和数据。而析构函数则负责在对象生命周期结束时释放资源，确保程序运行的稳定性和性能。

在本博客系列中，我们将深入探讨C++中拷贝构造函数和析构函数的实现原理、使用场景以及最佳实践。我们将从基础知识入手，逐步扩展到高级应用和实际案例分析，帮助读者建立起对这两个重要概念的全面理解和应用能力。无论您是刚入门的初学者，还是希望深化专业知识的资深开发者，本系列都将为您提供有价值的内容和实用的技能，助力您在C++编程的道路上更进一步。让我们一起探索C++世界中的拷贝构造函数和析构函数，发现它们的力量和魅力！

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🏳️‍🌈什么是拷贝构造函数

什么是拷贝构造函数

如果已经存在一个对象，我想对这个对象再复制一份，该怎么做呢？

有两种方法 ，拷贝构造和赋值运算符重载·，但显然赋值运算符重载不是这里的重点，这里要讲的是前者。至于后者笔者后续再补充。

拷贝构造函数是类的六大特殊成员函数之一，它是构造函数的一个重载形式。

而且由于拷贝并不需要改变参数，所以参数部分还要用 "const"来修饰。

比如下面这样一个类

#include<iostream>
using namespace std;
class Date
{
public:
	
	Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1)
	{
		_year = year;
		_month = month;
		_day = day;
	}

	void Print()
	{
		cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
	}

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

那么它的拷贝构造函数就可以写成这样

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

❤️1. 引用传参

拷贝构造函数 的参数只有一个且必须是类类型对象的引用，使用传值方式编译器直接报错，因为语法逻辑上会引发无穷递归调用。

因为传值传参 是一种拷贝，每次拷贝时又需要先传值传参，就会导致无限递归，导致程序崩溃

顺便提一下传值返回的注意点

传值返回 会产生一个临时对象调用拷贝构造，传值引用返回，返回的是返回对象的别名（引用），没有产生拷贝。这种方式避免了额外的拷贝开销，提升了性能。然而，如果返回的对象是函数内部的局部对象，函数结束时该对象的生命周期也随之结束，引用返回就会出现问题，因为引用将指向一个已经销毁的对象，类似于野指针的问题。

为了避免这种情况，需要注意以下几点：

• 如果函数返回一个对象，且希望通过引用返回以避免拷贝开销，确保返回的对象是通过 new 创建的（即动态分配内存），这样它的生命周期不会受到函数作用域的限制。
• 对于本地（即函数内部定义的）局部对象，不应该使用引用返回，因为这些对象在函数结束时会被销毁。在这种情况下，应该选择传值返回或者返回一个静态或全局对象，确保返回的对象在函数结束后仍然有效。

因此，在选择传值返回还是传引用返回时，必须根据返回对象的生命周期来进行合理的选择，以确保程序的正确性和性能的最优化。

🧡2. 自动生成的拷贝构造函数

在C++中，如果您没有显式定义拷贝构造函数，编译器将自动生成一个默认的拷贝构造函数。这个自动生成的拷贝构造函数执行的是浅拷贝，即简单地复制对象的每个成员变量的值，即一个一个字节地复制。这种行为对于大多数简单的类和结构体是合适的，可以有效地复制对象的状态。

自动生成的拷贝构造函数在以下情况下会被调用：

对象初始化：使用一个对象初始化另一个对象时，例如 ClassName obj1 = obj2;，编译器会调用自动生成的拷贝构造函数。

对象传递：将对象作为参数传递给函数，或从函数返回对象时，编译器也会使用拷贝构造函数来创建对象的副本。

尽管自动生成的拷贝构造函数对于许多情况都能正常工作，但在某些情况下可能需要显式地定义自定义的拷贝构造函数，特别是当类包含指针或动态分配的资源时，以确保正确的深拷贝行为和资源管理。

就比如栈的创建往往是要动态内存开辟的

typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}

	//拷贝函数
	Stack(const Stack& st)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * st._capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);
		_top = st._top;
		_capacity = st._capacity;
	}

	void Push(STDataType x)
	{
		if (_top == _capacity)
		{
			int newcapacity = _capacity * 2;
			STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a ,sizeof(STDataType) * newcapacity);
			if (nullptr == tmp)
			{
				perror("malloc申请失败");
				return;
			}
			_a = tmp;
			_capacity = newcapacity;
		}
		_a[_top++] = x;
	}
	
private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};

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🏳️‍🌈什么是析构函数

析构函数（Destructor 是面向对象编程中的一个概念，它是一种特殊的成员函数，用于在对象生命周期结束时执行清理工作和资源释放操作。在许多编程语言中，包括C++和一些类似的语言，析构函数在对象销毁时自动被调用。

在C++中，析构函数的名称与类名相同 ，但前面加上一个波浪号（~）。它没有参数，不返回任何值，也没有返回类型。析构函数的作用是在对象销毁时自动执行一些必要的清理步骤，如释放动态分配的内存、关闭文件、释放资源等。

比如说下面这就是一个基本的析构函数

#include <iostream>

class MyClass {
public:
    // 构造函数
    MyClass() {
        std::cout << "构造函数被调用" << std::endl;
    }

    // 析构函数
    ~MyClass() {
        std::cout << "析构函数被调用" << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj; // 创建对象

    // 在main函数结束时，对象obj将销毁，析构函数会被自动调用
    return 0;
}

但是在C++中，如果您没有显式定义析构函数 ，编译器将自动生成一个默认的析构函数。这个自动生成的析构函数会依次销毁对象的每个成员变量，释放它们占用的内存空间。这对于大多数简单的类和结构体来说通常是合适的，因为它确保对象在生命周期结束时能够正确地释放资源。

自动生成的析构函数在以下情况下会被调用：

• 对象离开作用域：当对象的作用域结束时，比如一个局部变量超出其作用域范围。
• 动态分配的对象：如果对象是通过 new 运算符动态分配的，那么在调用 delete 释放内存时，也会自动调用析构函数。

尽管默认的析构函数对于大多数情况都能正常工作，但在涉及到动态分配的资源管理、对象组合等复杂情况下，可能需要显式定义自定义的析构函数。这样可以确保在对象销毁时执行额外的清理工作，如释放动态分配的内存或关闭文件等操作，以防止资源泄漏和程序错误。因此，了解和利用析构函数的自动生成特性对于C++程序的健壮性和性能优化至关重要。

就比如说下面这一块栈的析构函数，因为动态开辟了，所以需要手动释放空间，故要自定义析构函数

typedef int STDataType;
class Stack
{
public:
	Stack(int n = 4)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * n);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		_capacity = n;
		_top = 0;
	}

	//拷贝函数
	Stack(const Stack& st)
	{
		_a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * st._capacity);
		if (nullptr == _a)
		{
			perror("malloc申请空间失败");
			return;
		}
		memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);
		_top = st._top;
		_capacity = st._capacity;
	}

	void Push(STDataType x)
	{
		if (_top == _capacity)
		{
			int newcapacity = _capacity * 2;
			STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(_a ,sizeof(STDataType) * newcapacity);
			if (nullptr == tmp)
			{
				perror("malloc申请失败");
				return;
			}
			_a = tmp;
			_capacity = newcapacity;
		}
		_a[_top++] = x;
	}

	//析构函数
	~Stack()
	{
		//cout << "~Stack()" << endl;
		free(_a);
		_a = nullptr;
		_top = _capacity = 0;
	}
private:
	STDataType* _a;
	size_t _capacity;
	size_t _top;
};

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👥总结

本篇博文对 拷贝构造函数及析构函数 做了一个较为详细的介绍，不知道对你有没有帮助呢

觉得博主写得还不错的三连支持下吧！会继续努力的~