C++ 拷贝构造函数和重载赋值运算符

一、为什么需要拷贝构造函数和重载拷贝运算符？先了解深拷贝和浅拷贝。

在 C++ 中，深拷贝（Deep Copy）和浅拷贝（Shallow Copy）是两种完全不同的对象拷贝方式，它们的核心区别在于如何处理指针或动态分配的资源。以下是详细对比：

1. 浅拷贝（Shallow Copy）

定义

• 逐字节复制：直接复制对象的所有成员变量的值（包括指针地址）。

• 不创建新资源：拷贝后的对象和原对象共享同一块动态内存或资源。

  class String {
  public:char* data;  // 动态分配的字符数组String(const char* str = "") {data = new char[strlen(str) + 1];strcpy(data, str);}// 默认拷贝构造函数是浅拷贝！
  };int main() {String s1("Hello");String s2 = s1;  // 浅拷贝：s2.data 和 s1.data 指向同一内存s2.data[0] = 'X';  // 修改 s2 会影响 s1！std::cout << s1.data;  // 输出 "Xello"（本不应被修改）
  }

  问题

• 双重释放：两个对象析构时会尝试释放同一块内存，导致崩溃。

• 数据意外共享：一个对象的修改会影响另一个对象。

2. 深拷贝（Deep Copy）

• 定义

• 创建新资源：为新对象独立分配内存，并复制原对象指向的实际数据。

• 完全独立：拷贝后的对象和原对象不共享任何资源。

实现方式

---> 需自定义拷贝构造函数和赋值运算符：

class String {
public:char* data;// 深拷贝构造函数String(const String& other) {data = new char[strlen(other.data) + 1];  // 新分配内存strcpy(data, other.data);                 // 复制数据}// 深拷贝赋值运算符String& operator=(const String& other) {if (this != &other) {  // 自赋值检查delete[] data;     // 释放旧资源data = new char[strlen(other.data) + 1];strcpy(data, other.data);}return *this;}~String() { delete[] data; }
};int main() {String s1("Hello");String s2 = s1;  // 深拷贝：s2.data 是新分配的内存s2.data[0] = 'X';  // 修改 s2 不会影响 s1std::cout << s1.data;  // 输出 "Hello"（保持原样）
}

优点

• 避免资源冲突：每个对象拥有独立资源。

• 安全析构：不会双重释放内存。

3. 关键对比

特性	浅拷贝	深拷贝
拷贝内容	复制指针地址（共享资源）	复制指针指向的实际数据（独立资源）
资源管理	危险（需外部协调释放）	安全（每个对象管理自己的资源）
默认行为	C++ 默认提供	需手动实现
性能	快（仅复制指针）	慢（需分配内存+复制数据）
典型问题	双重释放、数据竞争	无
适用场景	仅限无资源的简单类	管理资源的类

 二、拷贝构造函数 与 赋值运算符

1、拷贝构造函数

• 在以下情况被调用：

  String s1("Hello");
  String s2 = s1;  // 拷贝构造（初始化）
  String s3(s1);   // 拷贝构造

  用于对象的初始化（从另一个对象创建新对象）

2.重载赋值运算符 

在以下情况被调用：

String s1("Hello");
String s2;
s2 = s1;  // 拷贝赋值（已存在对象被覆盖）

用于已存在对象的赋值（覆盖原有值）。

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示例：仅实现拷贝构造的缺陷

class String {char* data;
public:String(const char* str) { /* 分配内存 */ }String(const String& other) { /* 深拷贝 */ }  // 实现了拷贝构造~String() { delete[] data; }// 未实现 operator=
};int main() {String s1("Hello");String s2("World");s2 = s1;  // 使用默认的 operator=，浅拷贝！// s2 的原始内存泄漏，且 s1 和 s2 指向同一内存
}

结果：程序崩溃（双重释放）或内存泄漏。

补充：在C++中，将 拷贝构造函数（Copy Constructor） 和 赋值运算符（Copy Assignment Operator） 声明为 private（私有）的主要作用是 禁止类的对象被拷贝或赋值。这是C++中一种常用的设计技巧，通常用于控制对象的复制行为。

在C++中，private 成员（包括构造函数）只能被类的成员函数或友元访问。