為什么拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)必須是引用傳遞？
嘿！你有沒(méi)有想過(guò)，為什么拷貝構(gòu)造函數(shù)一定要用引用傳遞呢？這就像是在玩一個(gè)有趣的"復(fù)制貓咪"游戲！想象一下，如果我們要復(fù)制一只可愛(ài)的小貓咪，但不用引用的話，就會(huì)陷入一個(gè)超級(jí)有趣（其實(shí)是超級(jí)麻煩）的死循環(huán)！就像是貓咪追著自己的尾巴轉(zhuǎn)圈圈，永遠(yuǎn)都抓不到尾巴尖兒~
讓我們一起通過(guò)一個(gè)超級(jí)可愛(ài)的小貓咪類來(lái)揭開(kāi)這個(gè)有趣的謎題吧！準(zhǔn)備好了嗎？系好安全帶，我們要開(kāi)始這段奇妙的編程之旅啦！
示例類定義
來(lái)看看這個(gè)超級(jí)可愛(ài)的小貓咪類吧!
class Cat {
public:
Cat(string name) : name_(name) {
cout << "哇！一只叫" << name_ << "的小可愛(ài)誕生啦! ??" << endl;
}
string name_;
};這就是我們的喵星人類Cat 啦~ 每當(dāng)我們創(chuàng)建一只新貓咪時(shí)，它都會(huì)開(kāi)心地向世界報(bào)告自己的名字就像在說(shuō)："喵~我來(lái)啦！" 通過(guò)構(gòu)造函數(shù)，我們可以給每只小貓起一個(gè)獨(dú)特的名字，就像給它們戴上可愛(ài)的小鈴鐺一樣 。
這個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單又可愛(ài)，完全符合貓咪的性格呢！畢竟貓咪就是要這么簡(jiǎn)單直接又可愛(ài)才對(duì)嘛~
拷貝構(gòu)造函數(shù)的小秘密
讓我們深入探討一下為什么值傳遞會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題:
// ? 這樣寫會(huì)導(dǎo)致無(wú)限遞歸
Cat(Cat other) { // 值傳遞方式
name_ = other.name_;
}當(dāng)我們使用值傳遞時(shí),實(shí)際上會(huì)發(fā)生這樣的過(guò)程:
(1) 初始調(diào)用:
Cat original("咪咪");
Cat copy(original); // 想要復(fù)制original(2) 第一層遞歸:
// 為了將original傳遞給參數(shù)other,需要先調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
Cat other = original; // 這又會(huì)觸發(fā)拷貝構(gòu)造!(3) 第二層遞歸:
// 為了完成上一步的拷貝,又需要調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
Cat other = original; // 繼續(xù)觸發(fā)拷貝構(gòu)造...這就像是一個(gè)無(wú)限的套娃過(guò)程:
拷貝構(gòu)造(c1)
→ 需要拷貝構(gòu)造(c1)
→ 需要拷貝構(gòu)造(c1)
→ 需要拷貝構(gòu)造(c1)
→ ... 直到棧溢出! ??我們可以用一個(gè)具體的內(nèi)存分析來(lái)說(shuō)明:
// 假設(shè)我們這樣調(diào)用:
Cat c1("咪咪");
Cat c2(c1); // 這里開(kāi)始無(wú)限遞歸
// 內(nèi)存中實(shí)際發(fā)生的事:
1. 為c2分配?？臻g
2. 調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)Cat(Cat other)
3. 為參數(shù)other分配棧空間
4. 需要將c1拷貝到other
5. 再次調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)
6. 再次為新的other分配?？臻g
7. 繼續(xù)重復(fù)步驟4-6...這就像是:
- 要復(fù)制一本書,需要先復(fù)制這本書
- 要復(fù)制這本書,又需要先復(fù)制這本書
- 無(wú)限循環(huán)下去...
而使用引用傳遞就不會(huì)有這個(gè)問(wèn)題:
// ? 正確的方式
Cat(const Cat& other) : name_(other.name_) {
cout << "成功復(fù)制了小貓咪!" << endl;
}因?yàn)橐弥皇窃瓕?duì)象的別名,不需要進(jìn)行對(duì)象的拷貝,所以:
- 不會(huì)觸發(fā)新的拷貝構(gòu)造
- 不會(huì)產(chǎn)生額外的內(nèi)存開(kāi)銷
- 避免了無(wú)限遞歸
- 程序可以正常完成對(duì)象的復(fù)制
這就像是:
- 不是真的復(fù)制一本書
- 而是給這本書貼上一個(gè)新標(biāo)簽
- 然后根據(jù)這個(gè)標(biāo)簽上的內(nèi)容來(lái)創(chuàng)建新的書
關(guān)于指針傳遞
有小伙伴可能會(huì)眨巴著大眼睛問(wèn)："那...用指針可以嗎？"
// ? 指針也不是一個(gè)好主意哦~
Cat(const Cat* other) {
name_ = other->name_;
}啊哈！讓我告訴你一個(gè)有趣的小秘密，雖然指針看起來(lái)很酷，但它也有幾個(gè)明顯的缺點(diǎn)：
(1) 使用不便
Cat c1("咪咪");
Cat c2(&c1); // 好麻煩，要手動(dòng)取地址 ??
Cat* pc = &c1;
Cat c3(pc); // 直接傳指針也行，但看起來(lái)怪怪的 ??(2) 安全隱患
Cat c4(nullptr); // 糟糕！空指針會(huì)導(dǎo)致程序崩潰 ??
Cat* pc = nullptr;
Cat c5(pc); // 同樣危險(xiǎn)！程序可能直接說(shuō)拜拜 ??(3) 語(yǔ)義不準(zhǔn)確拷貝構(gòu)造函數(shù)的本意是創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的完整副本，就像復(fù)制一只真實(shí)的小貓咪一樣！但使用指針的話：
Cat* original = new Cat("花花");
Cat copy(original); // 這看起來(lái)更像是在創(chuàng)建一個(gè)"貓咪的影子" ??
// 而不是一只真實(shí)的新貓咪！(4) 標(biāo)準(zhǔn)不兼容C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的容器和算法都期望對(duì)象有正確的拷貝構(gòu)造函數(shù)。使用指針版本會(huì)帶來(lái)一堆麻煩：
vector<Cat> cats;
cats.push_back(Cat("花花")); // 無(wú)法正常工作！??
// 因?yàn)関ector內(nèi)部需要使用拷貝構(gòu)造函數(shù)來(lái)管理元素
// 更糟糕的是，很多標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)功能都無(wú)法使用 ??
sort(cats.begin(), cats.end()); // 排序也會(huì)出問(wèn)題
auto cat_copy = cats; // 容器復(fù)制也會(huì)失敗(5) 內(nèi)存管理復(fù)雜
Cat* original = new Cat("咪咪");
{
Cat copy(original); // 誰(shuí)負(fù)責(zé)刪除original？??
// copy離開(kāi)作用域時(shí)會(huì)發(fā)生什么？
} // 可能會(huì)造成內(nèi)存泄漏或重復(fù)釋放！??(6) 代碼可讀性降低
Cat c1("咪咪");
Cat c2(c1); // 使用引用：清晰明了 ?
Cat c3(&c1); // 使用指針：看著就讓人困惑 ????最佳實(shí)踐建議
所以，正確的拷貝構(gòu)造函數(shù)應(yīng)該這樣寫：
class Cat {
public:
Cat(const Cat& other) : name_(other.name_) {
cout << "復(fù)制了一只叫" << name_ << "的小貓咪！" << endl;
}
// ... 其他成員 ...
};這樣寫的好處是：
- 安全可靠
- 語(yǔ)義清晰
- 符合標(biāo)準(zhǔn)
- 使用方便
- 性能更好
所以啊，在拷貝構(gòu)造函數(shù)這個(gè)特殊的場(chǎng)合，還是乖乖用引用傳遞吧！就像貓咪一定要挑最舒服的位置睡覺(jué)一樣，這是板上釘釘?shù)恼胬砟兀?/p>
總結(jié)
拷貝構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)傳遞方式主要有三種選擇:
(1) 值傳遞 - 會(huì)導(dǎo)致無(wú)限遞歸,不可行
(2) 指針傳遞 - 技術(shù)上可行,但有諸多缺點(diǎn)
- 使用不便(需要手動(dòng)取地址)
- 存在空指針風(fēng)險(xiǎn)
- 語(yǔ)義不夠直觀
- 不符合C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的使用習(xí)慣
(3) 引用傳遞 - 最佳選擇
- 安全可靠
- 使用方便
- 語(yǔ)義清晰
- 符合標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)約定
雖然拷貝構(gòu)造函數(shù)在技術(shù)上可以使用指針傳遞,但引用傳遞是最合理且推薦的方式。
