当以拷贝的方式初始化对象时会调用拷贝构造函数。这里有两个关键点,分别是「以拷贝的方式」和「初始化对象」。
初始化对象
初始化对象是指,为对象分配内存后第一次向内存中填充数据,这个过程会调用构造函数。对象被创建后必须立即被初始化,换句话说,只要创建对象,就会调用构造函数。
初始化和赋值的区别
初始化和赋值都是将数据写入内存中,并且从表面上看起来,初始化在很多时候都是以赋值的方式来实现的,所以很容易混淆。请看下面的例子:
int a = 100; //以赋值的方式初始化
a = 200; //赋值
a = 300; //赋值
int b; //默认初始化
b = 29; //赋值
b = 39; //赋值
在定义的同时进行赋值叫做初始化(Initialization),定义完成以后再赋值(不管在定义的时候有没有赋值)就叫做赋值(Assignment)。初始化只能有一次,赋值可以有多次。
对于基本类型的数据,我们很少会区分「初始化」和「赋值」这两个概念,即使将它们混淆,也不会出现什么错误。但是对于类,它们的区别就非常重要了,因为初始化时会调用构造函数(以拷贝的方式初始化时会调用拷贝构造函数),而赋值时会调用重载过的赋值运算符。请看下面的例子:
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Student{
public:
Student(string name = "", int age = 0, float score = 0.0f); //普通构造函数
Student(const Student &stu); //拷贝构造函数
public:
Student & operator=(const Student &stu); //重载=运算符
void display();
private:
string m_name;
int m_age;
float m_score;
};
Student::Student(string name, int age, float score): m_name(name), m_age(age), m_score(score){ }
//拷贝构造函数
Student::Student(const Student &stu)
{
this->m_name = stu.m_name;
this->m_age = stu.m_age;
this->m_score = stu.m_score;
cout<<"Copy constructor was called."<<endl;
}
//重载=运算符
Student & Student::operator=(const Student &stu)
{
this->m_name = stu.m_name;
this->m_age = stu.m_age;
this->m_score = stu.m_score;
cout<<"operator=() was called."<<endl;
return *this;
}
void Student::display(){
cout<<m_name<<"的年龄是"<<m_age<<",成绩是"<<m_score<<endl;
}
int main()
{
//stu1、stu2、stu3都会调用普通构造函数Student(string name, int age, float score)
Student stu1("小明", 16, 90.5);
Student stu2("王城", 17, 89.0);
Student stu3("陈晗", 18, 98.0);
Student stu4 = stu1; //调用拷贝构造函数Student(const Student &stu)
stu4 = stu2; //调用operator=()
stu4 = stu3; //调用operator=()
Student stu5; //调用普通构造函数Student()
stu5 = stu1; //调用operator=()
stu5 = stu2; //调用operator=()
return 0;
}
运行结果:
Copy constructor was called.
operator=() was called.
operator=() was called.
operator=() was called.
operator=() was called.
以拷贝的方式初始化对象
初始化对象时会调用构造函数,不同的初始化方式会调用不同的构造函数:
1、如果用传递进来的实参初始化对象,那么会调用普通的构造函数,我们不妨将此称为普通初始化;
2、如果用其它对象(现有对象)的数据来初始化对象,那么会调用拷贝构造函数,这就是以拷贝的方式初始化。
在实际编程中,具体有哪些情况是以拷贝的方式来初始化对象呢?
1) 将其它对象作为实参
以上面的 Student 类为例,我们可以这样来创建一个新的对象:
Student stu1("小明", 16, 90.5); //普通初始化Student stu2(stu1); //以拷贝的方式初始化
即使我们不在类中显式地定义拷贝构造函数,这种初始化方式也是有效的,因为编译器会生成默认的拷贝构造函数。
2) 在创建对象的同时赋值
接着使用 Student 类,请看下面的例子:
Student stu1("小明", 16, 90.5); //普通初始化
Student stu2(stu1); //以拷贝的方式初始化
这是最常见的一种以拷贝的方式初始化对象的情况,非常容易理解,我们也已经多次使用。
3) 函数的形参为类类型
如果函数的形参为类类型(也就是一个对象),那么调用函数时要将另外一个对象作为实参传递进来赋值给形参,这也是以拷贝的方式初始化形参对象。请看下面的代码:
void func(Student s){
//TODO:
}
Student stu("小明", 16, 90.5); //普通初始化
func(stu); //以拷贝的方式初始化
func() 函数有一个 Student 类型的形参 s,将实参 stu 传递给形参 s 就是以拷贝的方式初始化的过程。
函数是一段可以重复使用的代码,只有等到真正调用函数时才会为局部数据(形参和局部变量)在栈上分配内存。对于上面的 func(),虽然它的形参 s 是一个对象,但在定义函数时 s 对象并没有被创建,只有等到调用函数时才会真正地创建 s 对象,并在栈上为它分配内存。而创建 s 对象,就是以拷贝的方式进行的,它等价于下面的代码:
Student s = stu;
4) 函数返回值为类类型
当函数的返回值为类类型时,return 语句会返回一个对象,不过为了防止局部对象被销毁,也为了防止通过返回值修改原来的局部对象,编译器并不会直接返回这个对象,而是根据这个对象先创建出一个临时对象(匿名对象),再将这个临时对象返回。而创建临时对象的过程,就是以拷贝的方式进行的,会调用拷贝构造函数。
下面的代码演示了返回一个对象的情形:
Student func()
{
Student s("小明", 16, 90.5);
return s;
}
Student stu = func();
理论上讲,运行代码后会调用两次拷贝构造函数,一次是返回 s 对象时,另外一次是创建 stu 对象时。
在较老的编译器上,你或许真的能够看到调用两次拷贝构造函数,例如 iPhone 上的 C/C++ 编译器。但是在现代编译器上,只会调用一次拷贝构造函数,或者一次也不调用,例如在 VS2010 下会调用一次拷贝构造函数,在 GCC、Xcode 下一次也不会调用。这是因为,现代编译器都支持返回值优化技术,会尽量避免拷贝对象,以提高程序运行效率。