复制构造函数和动态内存答案

【问题标题】：Copy constructor and dynamic memory复制构造函数和动态内存
【发布时间】：2017-06-25 10:25:01
【问题描述】：

我是编程初学者，我正在学习复制构造函数。从不同的来源我可以看到，如果我想“深度复制”一个类对象，那么复制构造函数很有用，这样新对象的指针成员将指向新的内存位置。

我的问题是，如果我使用空的复制构造函数（如在 EmptyCat 类中）得到相同的结果，那么像在我的示例中的类 CopyCat 中那样定义复制构造函数有什么好处？

我的第二个问题是，为什么 Cat 类和 EmptyCat 类的工作方式不同？它们之间的唯一区别是我在 EmptyCat 中定义了一个空的复制构造函数。但是当我运行程序时，我可以看到在 EmptyCat 中复制指针成员后指向一个新位置，而在 Cat 类中它作为浅拷贝工作。

#include "iostream"

class Cat
{
  public:
    void GetMem() { std::cout << itsAge << "\n"; }
  private:
    int * itsAge = new int;
};

class EmptyCat
{
  public:
    EmptyCat() {}
    ~EmptyCat() {}
    EmptyCat(EmptyCat&obj) {}
    void GetMem() { std::cout << itsAge << "\n"; }
  private:
    int * itsAge = new int;
};

class CopyCat
{
  public:
    CopyCat() {}
    ~CopyCat() {}
    CopyCat(CopyCat&obj);
    int GetAge() { return *itsAge; }
    void GetMem() { std::cout << itsAge << "\n"; }
  private:
    int * itsAge = new int;
};

CopyCat::CopyCat(CopyCat & obj)
{
    itsAge = new int;
    *itsAge = obj.GetAge();
}

int main()
{
    Cat Garfield;
    Cat Kitty(Garfield);

    std::cout << "Memory addresses for the objects' <itsAge> member:" << std::endl;
    std::cout << "Garfield and Kitty (Class Cat):" << std::endl;
    Garfield.GetMem();
    Kitty.GetMem();

    EmptyCat Meow;
    EmptyCat Purr(Meow);

    std::cout << std::endl << "Meow and Purr (Class EmptyCat):" << std::endl;
    Meow.GetMem();
    Purr.GetMem();

    CopyCat Fluffy;
    CopyCat Felix(Fluffy);

    std::cout << std::endl << "Fluffy and Felix (Class CopyCat):" << std::endl;
    Fluffy.GetMem();
    Felix.GetMem();

    system("pause");
    return 0;
}

如果我运行程序，我会得到：

Memory addresses for the objects' <itsAge> member:
Garfield and Kitty (Class Cat):
00BBDA60
00BBDA60

Meow and Purr (Class EmptyCat):
00BB46A0
00BB8280

Fluffy and Felix (Class CopyCat):
00BB82B0
00BBE8A0
Press any key to continue . . .

【问题讨论】：

你的类泄漏了内存，所以它不是一个很好的例子。
我想让它尽可能简单，重点关注复制构造函数的行为
但是这样做你会错过所有有趣的东西。如果你的析构函数要删除分配，你会立即发现三规则等等。

标签： c++ copy-constructor deep-copy

【解决方案1】：

我的问题是，如果我使用空的复制构造函数（如在 EmptyCat 类中）得到相同的结果，那么像在我的示例中的类 CopyCat 中那样定义复制构造函数有什么好处？

您不会得到相同的结果。 CopyCat 分配新内存并从旧类复制值。 EmptyCat 只是分配新内存，但不复制值。

我的第二个问题是，为什么 Cat 类和 EmptyCat 类的工作方式不同？它们之间的唯一区别是我在 EmptyCat 中定义了一个空的复制构造函数。但是当我运行程序时，我可以看到在 EmptyCat 中复制指针成员后指向一个新位置，而在 Cat 类中它作为浅拷贝工作。

在Cat 中，您还没有声明复制构造函数，因此编译器会在需要时生成一个。默认的复制构造函数从原始的成员中复制。在您的情况下，这将复制指针（以便它存储与原始地址相同的地址）。

在EmptyCat 中有一个用户定义的复制构造函数。但是由于那个不处理指针成员，所以将使用它的默认值。

int * itsAge = new int;

这就是分配一个新的int 并为您获取不同的指针值。

【讨论】：

根据您的回答，我做了一些更改，并设法展示了空定义的复制构造函数的工作原理。具有空定义的复制构造函数实际上不是复制构造函数，它不复制任何内容，它实际上作为一个新对象创建工作。它基于类定义创建一个新对象，这就是我感到困惑的原因，因为我在类定义中有int * itsAge = new int; 语句（因此基于空的复制构造函数为新对象分配了新内存）。
我做了一些进一步的研究，我发现所谓的隐式复制构造函数（在没有声明的复制构造函数时使用）相当于：Class::Class (const Class& object): x(object.x), y(object.y), z(object.z) {}所以隐式复制构造函数不仅仅是一个空洞的定义。

【解决方案2】：

深拷贝和浅拷贝是一个 C 概念，其中只有结构和原始指针。可以拥有指针，在这种情况下副本必须是深的，或者可以共享，在这种情况下，副本是浅的（如果它是使用 malloc 分配的，则必须小心释放它）。

在 C++ 中，new 现在已被有效弃用。我们有唯一的指针，它们是“拥有指针”和“共享指针”。然而，指针相对较少。类的数组成员是 std::vectors，字符串成员是 std::strings。并且副本是自动深的，（如果您想要浅副本，请使用引用）。

指针在相对不寻常的情况下被保留，例如树和图表。

【讨论】：

【解决方案3】：

无论有没有空的复制构造函数，您都不会得到相同的行为。 EmptyCat(EmptyCat& obj) { } 绝对什么都不做。

CopyCat(CopyCat& obj) {
  itsAge = new int;
  *itsAge = obj.GetAge();
}

动态分配一个新的int 并为其分配来自obj 的值。

【讨论】：