C++—拷贝构造函数

一、拷贝构造函数

1.定义

是特殊的构造函数，用一个已存在的对象来初始化另一个新对象。只拷贝数据成员，函数成员是共有的。

class ClassName {
public:
    // 拷贝构造函数
    ClassName(const ClassName& other) {
        // 成员变量的拷贝操作
    }
};

注意点：

（1）参数类型为const 类名&

①const的使用是为了防止修改被拷贝的对象

②&（引用）的使用是防止无限递归调用，如果把一个真实的类对象作为参数传递到拷贝构造函数，会无穷递归。

（2）当没有自定义拷贝构造函数时，编译器会自动生成一个默认的版本。默认拷贝构造函数会采用浅拷贝的方式，即逐个复制对象的成员变量。如果需要管理动态资源，需要手动处理深拷贝。

2.构造函数和拷贝构造函数的区别

①构造函数的参数列表可以是任意参数，而拷贝构造函数的参数是同类对象的引用。

②构造函数在创建对象时调用，拷贝构造函数在用已有对象初始化新对象时调用。

3.拷贝构造函数的使用场景

（1）用于拿一个对象初始化另一个对象

（2）函数的形参是类的对象

当对象作为值参数传递给函数时，会创建实参的副本，此时调用拷贝构造函数。

（3）函数的返回值是类对象

当函数返回对象时，会创建返回值的临时副本（亡值对象），此时调用拷贝构造函数。

亡值对象只存在函数调用中，函数结束亡值销毁。

注意：

①如果函数结束，但对象生存周期还未到，则可以使用引用或者指针返回。

②引用返回的场景：函数结束但变量仍然可以存在。

4.拷贝构造函数和赋值语句的重载

（1）拷贝构造函数的重载

用于创建一个新的对象，并用传入对象的值进行初始化。

（2）赋值语句的重载

用于将一个对象的值赋给另一个对象。

（3）赋值语句的重载与拷贝构造函数的区别

赋值语句重载需要处理自赋值的情况，并返回对象的引用以支持链式赋值。

二、对象的生存期

1.动态创建对象

使用new操作符在堆上创建对象，并使用delete操作符释放对   

注意：new 和 delete 必须配对。

①使用 new 分配的内存必须用 delete 释放。

②使用 new[] 分配的内存必须用 delete[] 释放。

2.局部对象

局部对象的生存期由函数调用控制。从定义处开始，到作用域结束时自动销毁。

3.全局对象的生存期

全局对象的生存期由程序运行控制。程序启动时创建，程序结束时销毁。

三、内存泄漏和delete操作符的使用

1.内存泄漏

程序在动态分配内存后未正确释放，导致系统内存逐渐减少。

2.delete操作符的使用

用于释放动态分配的内存空间。

3.delete操作符的工作原理

调用对象的析构函数，并调用free释放堆区内存空间。

4.注意事项

delete操作符后应将指针置为空，避免悬挂指针。

四、内存分配的协议

1.new操作符的协议

当使用 new[] 分配一个包含析构函数的对象数组时，C++ 运行时通常会在实际对象数据前多分配 4 或 8 字节（取决于平台），用于存储以下信息：

（1）数组长度：记录数组中对象的数量，以便 delete[] 知道需要调用多少次析构函数。

（2）额外元数据：可能包括内存块大小、分配标志等。

注意：

仅对需要析构的对象有效，如果类没有自定义析构函数（且成员也不需要析构），编译器可能优化掉头部。

2.delete操作符的协议

当调用 delete[] 时，运行时会

（1）读取头部数据：获取数组长度。

（2）调用析构函数：按顺序为每个对象调用析构函数（次数 = 头部记录的长度）。

（3）释放内存：使用free将整个内存块（包括头部）归还给系统。

如图所示：（在visualStudio平台下，多分配4个字节）

3.new和malloc的区别

总结：

new[] 的协议：为需要析构的对象数组多分配头部，存储数组长度。

delete[] 的协议：读取头部长度，调用对应次数的析构函数，释放整块内存。

与 malloc 的本质区别：new 是面向对象的内存分配，自动管理对象生命周期；

              malloc 是低级内存分配，只处理原始字节。

五、常量对象和非常量对象

1.const与类型结合

表示该类型的变量是一个常变量

如图所示：

2.常量对象的定义

使用const关键字修饰对象，初始化后不可修改其状态，但可以被引用。
注意：必须在定义时初始化，且之后不能被赋值。

3.区别

ps:在C++中，合理的使用const可以提高代码的安全性和可读性!!!