何时需要自定义复制构造函数？
自定义 需要 复制 构造函数 何时
2023-09-11 14:15:57 时间
本文涉及对象的赋值和复制（也称为克隆）。必要时，先看谭浩强教材P291-295的相关内容或PPT，重温一下有关概念。
一、一般情况
先看一个例子：
//例程1
#include iostream
using namespace std;
class Complex
public:
Complex(){real=0;imag=0;}
Complex(double r,double i){real=r;imag=i;}
friend Complex operator+(const Complex c1, const Complex c2);
friend ostream operator (ostream output,const Complex c);
private:
double real;
double imag;
//复数相加：(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i.
Complex operator+(const Complex c1, const Complex c2)
Complex c;
c.real=c1.real+c2.real;
c.imag=c1.imag+c2.imag;
return c;
//输出的运算符重载
ostream operator (ostream output,const Complex c)
{ output "(" c.real;
if(c.imag =0) output "+";
output c.imag "i)";
return output;
int main()
Complex c1(3,4),c2(5,-10),c3;
cout "c1=" c1 endl;
cout "c2=" c2 endl;
c3=c1+c2;
cout "c1+c2=" c3 endl;;
system("pause");
return 0;
注意对相加运算重载函数的定义：
Complex operator+(const Complex c1, const Complex c2) Complex c; c.real=c1.real+c2.real; c.imag=c1.imag+c2.imag; return c; }从变量的作用域角度讲，Complex c是函数的局部变量，意味着当函数执行完后，c占用的内存空间将被释放。那么，在main()函数中调用c3=c1+c2时，c3能够得到正确的结果吗？答案是肯定的，在operate+(c1,c2)的最后，执行return c 的时候，c 被返回，通过c3=c1+c2中的赋值（=），c 的值被（复制）赋值给了c3，在完成使命之后，c 潇洒谢幕。
对象的赋值（＝）运算符的重载是默认的，不需要专门定义对“＝”的重载去完成自定义类中对象的赋值。但是，这里有一个前提，类中不能包括动态分配的数据，否则“可能出现严重的后果”（谭浩强教材P293页）。那这个严重的后果是什么呢？稍后讲。
与对象的赋值相类似的还有对象的复制。其实，在函数返回值为对象的时候，系统会将其中返回的对象复制出一个新的临时对象，并传递给该函数的调用处。在复制中，需要用到复制构造函数，但这个复制构造函数一般也不需要用户定义，系统可以自动完成。这个“一般”暗示着什么？返回的对象中不能包括动态分配的数据。
那我们勇敢一些，去以身试法，看看如果对象中包含了动态分配的数据后究竟会发生什么事情。领教一下后果不是目的，目的在于找到解决的办法。因为这也是实际应用中必须面临的问题。
二、以身试法——返回包含动态分配数据的临时对象
也从一个例子开始。下面的例子建立一个二维数组类Douary，完成矩阵的输入、输出和相加操作。与例程1 的区别是，数据成员中有指针，并其指针指向的空间在构造函数中动态分配，在析构函数中释放。
//例程2
#include iostream
using namespace std;
class Douary
public:
Douary(int m, int n);//构造函数：用于建立动态数组存放m行n列的二维数组（矩阵）元素，并将该数组元素初始化为0
~Douary(); //析构函数：用于释放动态数组所占用的存储空间
friend istream operator (istream input, Douary //重载运算符“ ”输入二维数组，其中d为Dousry类对象；
friend ostream operator (ostream output, Douary //重载运算符“ ”以m行n列矩阵的形式输出二维数组，其中d为Douary类对象。
friend Douary operator+(const Douary d1,const Douary d2);//两个矩阵相加，规则：对应位置上的元素相加
private:
int *Array; //Array 为动态数组指针。
int row; //row 为二维数组的行数。
int col; //col 为二维数组的列数。
Douary::Douary(int m, int n) //构造函数：用于建立动态数组存放m行n列的二维数组（矩阵）元素，并将该数组元素初始化为
row=m;
col=n;
Array = new int[m*n];
for(int i=0; i ++i)
for(int j=0; j ++j)
Array[i*col+j]=0;
Douary::~Douary() //析构函数：用于释放动态数组所占用的存储空间
delete [] Array;
istream operator (istream input, Douary d)//重载运算符“ ”输入二维数组，其中d为Dousry类对象
for(int i=0; i d.row; ++i)
for(int j=0; j d.col; ++j)
cin d.Array[i*d.col+j];
return input;
ostream operator (ostream output, Douary d)//重载运算符“ ”以m行n列矩阵的形式输出二维数组，其中d为Douary类对象
for(int i=0; i d.row; ++i)
for(int j=0; j d.col; ++j)
cout d.Array[i*d.col+j] "\t";
cout endl;
cout endl;
return output;
Douary operator+(const Douary d1,const Douary d2)//两个矩阵相加，规则：对应位置上的元素相加
//在此可以先判断d1和d2的行列是否相同，如果不相同可以报错退出，不做运算。本参考解答忽略了这一前提
Douary d(d1.row,d1.col);
for(int i=0; i d1.row; ++i)
for(int j=0; j d1.col; ++j)
d.Array[i*d1.col+j]=d1.Array[i*d1.col+j]+d2.Array[i*d1.col+j];
return d;
int main()
Douary d1(2,3),d2(2,3);
cout "输入d1(2,3):" endl;
cin d1;
cout "输入d2(2,3):" endl;
cin d2;
cout "d1+d2=" endl;
Douary d3=d1+d2;
cout d3;
system("pause");
return 0;
在operate+函数中，与例程1的operate+ 一样，声明了一个临时的局部变量，经过一些运算后，函数返回这个局部变量。
那结果又如何呢？看来是领教“严重后果”的时候了。
程序运行的结果是这样的：
输入d1(2,3): 1 2 3 4 5 6 输入d2(2,3): 9 8 7 6 5 4 d1+d2= -17891602 1 0 0 -33686019 -1414812757 请按任意键继续. . .我们看到，相加结果是错误的！在某些时候，类似的程序是弹出一个窗口，报告内存溢出。
原因何在？在例程2中，第62 行return d; 后仍然也执行默认的复制构造函数将 d 对象复制给main()函数中的一个临时变量再赋值给了对象d3（第73行），复制完后，d 的空间被释放。d3的Array（指针）指向的空间，此时显然已经不能由d3继续使用，而是可以被系统分配了。d3的Array指向一个无法控制的空间，后果真的很严重。
三、解决办法
究其原因，是因为默认的构造函数过于简单，干不了复制“带有需要动态分配空间的数据成员”类的“瓷器活”。实际上，当类中无动态分配空间的数据成员时，复制工作也就是对应的成员逐一复制，而有了动态分配空间的数据成员，那是各有各的样，没法统一。于是在这个时候，需要我们做的是，自己定义复制构造函数，关键是在复制的时时候，动态分配相应的空间，将完整的对象复制下来。
例程2改进之后为：（注意新增加的复制构造函数Douary(const Douary 的声明（第8行）和定义（第28-36行）即可，其他位置同例程2完全一样）
#include iostream
using namespace std;
class Douary
public:
Douary(int m, int n);//构造函数：用于建立动态数组存放m行n列的二维数组（矩阵）元素，并将该数组元素初始化为0
~Douary(); //析构函数：用于释放动态数组所占用的存储空间
Douary(const Douary //复制构造函数
friend istream operator (istream input, Douary //重载运算符“ ”输入二维数组，其中d为Dousry类对象；
friend ostream operator (ostream output, Douary //重载运算符“ ”以m行n列矩阵的形式输出二维数组，其中d为Douary类对象。
friend Douary operator+(const Douary d1,const Douary d2);//两个矩阵相加，规则：对应位置上的元素相加
private:
int *Array; //Array 为动态数组指针。
int row; //row 为二维数组的行数。
int col; //col 为二维数组的列数。
Douary::Douary(int m, int n) //构造函数：用于建立动态数组存放m行n列的二维数组（矩阵）元素，并将该数组元素初始化为
row=m;
col=n;
Array = new int[m*n];
for(int i=0; i ++i)
for(int j=0; j ++j)
Array[i*col+j]=0;
Douary::Douary(const Douary d)
row=d.row;
col=d.col;
Array = new int[row*col];
for(int i=0; i ++i)
for(int j=0; j ++j)
Array[i*col+j]=d.Array[i*col+j];
Douary::~Douary() //析构函数：用于释放动态数组所占用的存储空间
delete [] Array;
istream operator (istream input, Douary d)//重载运算符“ ”输入二维数组，其中d为Dousry类对象
for(int i=0; i d.row; ++i)
for(int j=0; j d.col; ++j)
cin d.Array[i*d.col+j];
return input;
ostream operator (ostream output, Douary d)//重载运算符“ ”以m行n列矩阵的形式输出二维数组，其中d为Douary类对象
for(int i=0; i d.row; ++i)
for(int j=0; j d.col; ++j)
cout d.Array[i*d.col+j] "\t";
cout endl;
cout endl;
return output;
Douary operator+(const Douary d1,const Douary d2)//两个矩阵相加，规则：对应位置上的元素相加
//在此可以先判断d1和d2的行列是否相同，如果不相同可以报错退出，不做运算。本参考解答忽略了这一前提
Douary d(d1.row,d1.col);
for(int i=0; i d1.row; ++i)
for(int j=0; j d1.col; ++j)
d.Array[i*d1.col+j]=d1.Array[i*d1.col+j]+d2.Array[i*d1.col+j];
return d;
int main()
Douary d1(2,3),d2(2,3);
cout "输入d1(2,3):" endl;
cin d1;
cout "输入d2(2,3):" endl;
cin d2;
cout "d1+d2=" endl;
Douary d3=d1+d2;
cout d3;
system("pause");
return 0;
四、总结
当类中的数据成员需要动态分配存储空间时，不可以依赖默认的复制构造函数。在需要时（包括这种对象要赋值、这种对象作为函数参数要传递、函数返回值为这种对象等情况），要考虑到自定义复制构造函数。
另外，复制构造函数一经定义，赋值运算也按新定义的复制构造函数执行。
本文完
【C++要笑着学】类的默认成员函数详解 | 构造函数 | 析构函数 | 构造拷贝函数（二） 朋友们好啊，今天终于更新了。我是柠檬叶子C，本章将继续讲解C++中的面向对象的知识点，本篇主要讲解默认成员函数中的构造函数、析构函数和拷贝构造函数。还是和以前一样，我们将由浅入深地去讲解，以 初学者 的角度去探索式地学习。会一步步地推进讲解，而不是直接把枯燥的知识点倒出来，应该会有不错的阅读体验。如果觉得不错，可以 一键三连 支持一下博主！你们的关注就是我更新的最大动力！Thanks ♪ (･ ･)ﾉ
【C++要笑着学】类的默认成员函数详解 | 构造函数 | 析构函数 | 构造拷贝函数（一） 朋友们好啊，今天终于更新了。我是柠檬叶子C，本章将继续讲解C++中的面向对象的知识点，本篇主要讲解默认成员函数中的构造函数、析构函数和拷贝构造函数。还是和以前一样，我们将由浅入深地去讲解，以 初学者 的角度去探索式地学习。会一步步地推进讲解，而不是直接把枯燥的知识点倒出来，应该会有不错的阅读体验。如果觉得不错，可以 一键三连 支持一下博主！你们的关注就是我更新的最大动力！Thanks ♪ (･ ･)ﾉ
贺利坚 烟台大学计算机学院教师，建设系列学习资源，改革教学方法，为IT菜鸟建跑道，让大一的孩子会编程，为迷茫的大学生出主意，一起追求快乐的大学。 著书《逆袭大学：传给IT学子的正能量》，帮助处于迷茫中的大学