拷贝构造函数vs移动构造函数

什么是拷贝构造函数

首先对于普通类型的对象来说，它们之间的复制是很简单的，例如：

int a=100; int b=a;

而类对象与普通对象不同，类对象内部结构一般较为复杂，存在各种成员变量。

下面看一个类对象拷贝的简单例子。

#include
using namespace std;
class CExample
{
private:
    int a;
public:
    //构造函数
    CExample(int b)
    {
        a=b;
        printf("constructor is called\n");
    }
    //拷贝构造函数
    CExample(const CExample & c)
    {
        a=c.a;
        printf("copy constructor is called\n");
    }
    //析构函数
    ~CExample()
    {
        cout<<"destructor is called\n";
    }
    void Show()
    {
        cout<
    }
};
int main()
{
    CExample A(100);
    CExample B=A;
    B.Show(); 
    return 0;
}

运行程序，屏幕输出100。从以上代码的运行结果可以看出，系统为对象 B 分配了内存并完成了与对象 A 的复制过程。就类对象而言，相同类型的类对象是通过拷贝构造函数来完成整个复制过程的。

CExample(const CExample& C)　就是我们自定义的拷贝构造函数。可见，拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，函数的名称必须和类名称一致，它必须的一个参数是本类型的一个引用变量。

拷贝构造函数的调用时机

函数的参数为类的对象

#include
using namespace std;
class CExample
{
private:
    int a;
public:
    CExample(int b)
    {
        a=b;
        printf("constructor is called\n");
    }
    CExample(const CExample & c)
    {
        a=c.a;
        printf("copy constructor is called\n");
    }
    ~CExample()
    {
     cout<<"destructor is called\n";
    }
    void Show()
    {
     cout<
    }
};
void g_fun(CExample c)
{
    cout<<"g_func"<
}
int main()
{
    CExample A(100);
    CExample B=A;
    B.Show(); 
    g_fun(A);
    return 0;
}

调用g_fun()时，会产生以下几个重要步骤：

(1).A对象传入形参时，会先会产生一个临时变量，就叫 C 吧。

(2).然后调用拷贝构造函数把A的值给C。 整个这两个步骤有点像：CExample C(A);

(3).等g_fun()执行完后, 析构掉 C 对象。

函数的返回值是类的对象

#include
using namespace std;
class CExample
{
private:
    int a;
public:
    //构造函数
    CExample(int b)
    {
     a=b;
        printf("constructor is called\n");
    }
    //拷贝构造函数
    CExample(const CExample & c)
    {
     a=c.a;
        printf("copy constructor is called\n");
    }
    //析构函数
    ~CExample()
    {
     cout<<"destructor is called\n";
    }
    void Show()
    {
     cout<
    }
};
CExample g_fun()
{
    CExample temp(0);
    return temp;
}
int main()
{
    
    g_fun();
    return 0;
}

当g_Fun()函数执行到return时，会产生以下几个重要步骤：

(1). 先会产生一个临时变量，就叫XXXX吧。

(2). 然后调用拷贝构造函数把temp的值给XXXX。整个这两个步骤有点像：CExample XXXX(temp);

(3). 在函数执行到最后先析构temp局部变量。

(4). 等g_fun()执行完后再析构掉XXXX对象。

对象需要通过另外一个对象进行初始化

CExample A(100);
CExample B=A;

浅拷贝与深拷贝

默认拷贝构造函数

很多时候在我们都不知道拷贝构造函数的情况下，传递对象给函数参数或者函数返回对象都能很好的进行，这是因为编译器会给我们自动产生一个拷贝构造函数，这就是“默认拷贝构造函数”，这个构造函数很简单，仅仅使用“老对象”的数据成员的值对“新对象”的数据成员一一进行赋值，它一般具有以下形式：

Rect::Rect(const Rect& r)
{
    width=r.width;
    height=r.height;
}

当然，以上代码不用我们编写，编译器会为我们自动生成。但是如果认为这样就可以解决对象的复制问题，那就错了，让我们来考虑以下一段代码：

#include
using namespace std;
class Rect
{
public:
    Rect()
    {
     count++;
    }
    ~Rect()
    {
     count--;
    }
    static int getCount()
    {
     return count;
    }
private:
    int width;
    int height;
    static int count;
};
int Rect::count=0;
int main()
{
    Rect rect1;
    cout<<"The count of Rect:"<getCount()<
    Rect rect2(rect1);
    cout<<"The count of Rect:"<getCount()<
    return 0;
}

这段代码对前面的类，加入了一个静态成员，目的是进行计数。在主函数中，首先创建对象rect1，输出此时的对象个数，然后使用rect1复制出对象rect2，再输出此时的对象个数，按照理解，此时应该有两个对象存在，但实际程序运行时，输出的都是1，反应出只有1个对象。此外，在销毁对象时，由于会调用销毁两个对象，类的析构函数会调用两次，此时的计数器将变为负数。

说白了，就是拷贝构造函数没有处理静态数据成员。

出现这些问题最根本就在于在复制对象时，计数器没有递增，我们重新编写拷贝构造函数，如下：

#include
using namespace std;
class Rect
{
public:
    Rect()
    {
        count++;
    }
    Rect(const Rect& r)
    {
        width=r.width;
        height=r.height;
        count++;
    }
    ~Rect()
    {
        count--;
    }
    static int getCount()
    {
        return count;
    }
private:
    int width;
    int height;
    static int count;
};
int Rect::count=0;
int main()
{
    Rect rect1;
    cout<<"The count of Rect:"<getCount()<
    Rect rect2(rect1);
    cout<<"The count of Rect:"<getCount()<
    return 0;
}

浅拷贝

所谓浅拷贝，指的是在对象复制时，只对对象中的数据成员进行简单的赋值，默认拷贝构造函数执行的也是浅拷贝。大多情况下“浅拷贝”已经能很好地工作了，但是一旦对象存在了动态成员，那么浅拷贝就会出问题了，让我们考虑如下一段代码

#include
#include
using namespace std;
class Rect
{
public:
    Rect()
    {
     p=new int(100);
    }
   
    ~Rect()
    {
     assert(p!=NULL);
        delete p;
    }
private:
    int width;
    int height;
    int *p;
};
int main()
{
    Rect rect1;
    Rect rect2(rect1);
    return 0;
}

在这段代码运行结束之前，会出现一个运行错误。原因就在于在进行对象复制时，对于动态分配的内容没有进行正确的操作。我们来分析一下：

在运行定义rect1对象后，由于在构造函数中有一个动态分配的语句，因此执行后的内存情况大致如下：

在使用rect1复制rect2时，由于执行的是浅拷贝，只是将成员的值进行赋值，这时 rect1.p = rect2.p，也即这两个指针指向了堆里的同一个空间，如下图所示：

当然，这不是我们所期望的结果，在销毁对象时，两个对象的析构函数将对同一个内存空间释放两次，这就是错误出现的原因。我们需要的不是两个p有相同的值，而是两个p指向的空间有相同的值，解决办法就是使用“深拷贝”。

深拷贝

在“深拷贝”的情况下，对于对象中动态成员，就不能仅仅简单地赋值了，而应该重新动态分配空间，如上面的例子就应该按照如下的方式进行处理：

#include
#include
using namespace std;
class Rect
{
public:
    Rect()
    {
     p=new int(100);
    }
    
    Rect(const Rect& r)
    {
     width=r.width;
        height=r.height;
     p=new int(100);
        *p=*(r.p);
    }
     
    ~Rect()
    {
     assert(p!=NULL);
        delete p;
    }
private:
    int width;
    int height;
    int *p;
};
int main()
{
    Rect rect1;
    Rect rect2(rect1);
    return 0;
}

此时，在完成对象的复制后，内存的一个大致情况如下：

此时rect1的p和rect2的p各自指向一段内存空间，但它们指向的空间具有相同的内容，这就是所谓的“深拷贝”。

防止默认拷贝发生

通过对对象复制的分析，我们发现对象的复制大多在进行“值传递”时发生，这里有一个小技巧可以防止按值传递——声明一个私有拷贝构造函数。甚至不必去定义这个拷贝构造函数，这样因为拷贝构造函数是私有的，如果用户试图按值传递或函数返回该类对象，将得到一个编译错误，从而可以避免按值传递或返回对象。

//防止按值传递
class CExample 
{ 
private: 
    int a; 
  
public: 
    //构造函数
    CExample(int b) 
    { 
        a = b; 
        cout<<"creat: "<
    } 
  
private: 
    //拷贝构造函数，只是声明
    CExample(const CExample& C); 
  
public: 
    ~CExample() 
    { 
        cout<< "delete: "<
    } 
  
    void Show () 
    { 
        cout<
    } 
}; 
  
//???? 
void g_Fun(CExample C) 
{ 
    cout<<"test"<
} 
  
int main() 
{ 
    CExample test(1); 
    //g_Fun(test);   //按值传递将出错
      
    return 0; 
}

小结

拷贝有两种：深拷贝，浅拷贝。

当出现类的等号赋值时，会调用拷贝函数，在未定义显示拷贝构造函数的情况下，系统会调用默认的拷贝函数——即浅拷贝，它能够完成成员的一一复制。当数据成员中没有指针时，浅拷贝是可行的。但当数据成员中有指针时，如果采用简单的浅拷贝，则两类中的两个指针将指向同一个地址，当对象快结束时，会调用两次析构函数，而导致指针悬挂现象。所以，这时，必须采用深拷贝。

深拷贝与浅拷贝的区别就在于深拷贝会在堆内存中另外申请空间来储存数据，从而也就解决了指针悬挂的问题。简而言之，当数据成员中有指针时，必须要用深拷贝。

拷贝构造函数的几个细节

为什么拷贝构造函数必须是引用传递，不能是值传递？

简单的回答是为了防止递归引用。

具体一些可以这么讲：当一个对象需要以值方式传递时，编译器会生成代码调用它的拷贝构造函数以生成一个复本。如果类A的拷贝构造函数是以值方式传递一个类A对象作为参数的话，当 需要调用类A的拷贝构造函数时，需要以值方式传进一个A的对象作为实参； 而以值方式传递需要调用类A的拷贝构造函数；结果就是调用类A的拷贝构造函数导 致又一次调用类A的拷贝构造函数，这就是一个无限递归。

参数传递过程到底发生了什么？

将地址传递和值传递统一起来，归根结底还是传递的是"值"(地址也是值，只不过通过它可以找到另一个值)！

i)值传递:

对于内置数据类型的传递时，直接赋值拷贝给形参(注意形参是函数内局部变量)；

对于类类型的传递时，需要首先调用该类的拷贝构造函数来初始化形参(局部对象)；如void foo(class_type obj_local){}, 如果调用foo(obj); 首先class_type obj_local(obj) ,这样就定义了局部变量obj_local供函数内部使用

ii)引用传递:

无论对内置类型还是类类型，传递引用或指针最终都是传递的地址值！而地址总是指针类型(属于简单类型), 显然参数传递时，按简单类型的赋值拷贝，而不会有拷贝构造函数的调用(对于类类型).

在类中有指针数据成员时，拷贝构造函数的使用？

如果不显式声明拷贝构造函数的时候，编译器也会生成一个默认的拷贝构造函数，而且在一般的情况下运行的也很好。但是在遇到类有指针数据成员时就出现问题 了：因为默认的拷贝构造函数是按成员拷贝构造，这导致了两个不同的指针(如ptr1=ptr2)指向了相同的内存。当一个实例销毁时，调用析构函数 free(ptr1)释放了这段内存，那么剩下的一个实例的指针ptr2就无效了，在被销毁的时候free(ptr2)就会出现错误了, 这相当于重复释放一块内存两次。这种情况必须显式声明并实现自己的拷贝构造函数，来为新的实例的指针分配新的内存。

移动构造函数

有时候我们会遇到这样一种情况，我们用对象a初始化对象b，后对象a我们就不在使用了，但是对象a的空间还在呀（在析构之前），既然拷贝构造函数，实际上就是把a对象的内容复制一份到b中，那么为什么我们不能直接使用a的空间呢？这样就避免了新的空间的分配，大大降低了构造的成本。这就是移动构造函数设计的初衷。

下面这个图，很好地说明了拷贝构造函数和移动构造函数的区别。

引用自https://www.cnblogs.com/qingergege/p/7607089.html

通俗一点的解释就是，拷贝构造函数中，对于指针，我们一定要采用深层复制，而移动构造函数中，对于指针，我们采用浅层复制。

但是上面提到，指针的浅层复制是非常危险的呀。没错，确实很危险，而且通过上面的例子，我们也可以看出，浅层复制之所以危险，是因为两个指针共同指向一片内存空间，若第一个指针将其释放，另一个指针的指向就不合法了。所以我们只要避免第一个指针释放空间就可以了。避免的方法就是将第一个指针（比如a->value）置为NULL，这样在调用析构函数的时候，由于有判断是否为NULL的语句，所以析构a的时候并不会回收a->value指向的空间（同时也是b->value指向的空间），下面是一个简单的移动构造函数代码

#include 
#include 
#include 
#include 
 
using namespace std;
 
class Str{
    public:
    char *value;
    Str(char s[])
    {
        cout<<"调用构造函数..."<
        int len = strlen(s);
        value = new char[len + 1];
        memset(value,0,len + 1);
        strcpy(value,s);
    }
    Str(Str &v)
    {
        cout<<"调用拷贝构造函数..."<
        this->value = v.value;
        v.value = NULL;
    }
    ~Str()
    {
        cout<<"调用析构函数..."<
        if(value != NULL)
            delete[] value;
    }
};
 
int main()
{
 
    char s[] = "I love BIT";
    Str *a = new Str(s);
    Str *b = new Str(*a);
    delete a;
    cout<<"b对象中的字符串为："<value<
    delete b;
    return 0;
}

移动构造函数中采用了浅层复制，但是结果仍能够达到我们想要的效果，关键在于在拷贝构造函数中，最后我们将v.value置为了NULL，这样在析构a的时候，就不会回收a->value指向的内存空间。

链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/568637296