复制构造函数

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复制构造函数是提供一个相同类类型实参就能调用，并且在不修改实参的情况下复制该实参的内容的构造函数。

语法

类名 (形参列表 ); (1)
类名 (形参列表 ) 函数体 (2)
类名 (单形参列表 ) = default; (3) (C++11 起)
类名 (形参列表 ) = delete; (4) (C++11 起)
类名 ::类名 (形参列表 ) 函数体 (5)
类名 ::类名 (单形参列表 ) = default; (6) (C++11 起)
类名 - 要声明复制构造函数的类
形参列表 - 满足以下条件的非空形参列表：
  • 给定该类的类型为 T，第一个形参的类型是 T&，const T&，volatile T& 或 const volatile T&，并且
  • 要么没有其他形参，要么其他形参都有默认实参
单形参列表 - 只有一个形参的形参列表，该形参没有默认实参，并且类型是 T&，const T&，volatile T& 或 const volatile T&
函数体 - 复制构造函数的函数体

解释

1) 类定义中的复制构造函数的声明。
2-4) 类定义中的复制构造函数的定义。
3) 复制构造函数会被显式预置。
4) 复制构造函数会被弃置。
5,6) 类定义之外的复制构造函数的定义（该类必须包含一条声明 (1)）。
6) 复制构造函数会被显式预置。
struct X
{
    X(X& other); // 复制构造函数
//  X(X other);  // 错误：形参类型不正确
};
 
union Y
{
    Y(Y& other, int num = 1); // 有多个形参的复制构造函数
//  Y(Y& other, int num);     // 错误：num 没有默认实参
};

复制构造函数会在对象从同类型的另一对象（以直接初始化或复制初始化）初始化时调用（除非重载决议选择了更好的匹配或它的调用被消除），情况包括：

  • 初始化：T a = b; 或 T a(b);，其中 b 的类型是 T；
  • 函数实参传递：f(a);，其中 a 的类型是 T 而 f 是 void f(T t)；
  • 函数返回：在像 T f() 这样的函数内部的 return a;，其中 a 的类型是 T 且它没有移动构造函数。

隐式声明的复制构造函数

如果没有向类类型提供任何用户定义的复制构造函数，那么编译器总是会声明一个复制构造函数作为这个类的非 explicit 的 inline public 成员。如果满足下列所有条件，那么这个隐式声明的复制构造函数拥有形式 T::T(const T&)：

  • T 的每个直接基类和虚基类 B 均拥有形参类型是 const B& 或 const volatile B& 的复制构造函数；
  • T 的每个类类型或类类型数组的非静态数据成员 M 均拥有形参类型是 const M& 或 const volatile M& 的复制构造函数。

否则，隐式声明的复制构造函数是 T::T(T&)。

因为这些规则，隐式声明的复制构造函数不能绑定到 volatile 左值实参。

类可以拥有多个复制构造函数，如 T::T(const T&) 和 T::T(T&)。

当存在用户定义的复制构造函数时，用户仍可以使用关键词 default 强制编译器隐式声明复制构造函数。

(C++11 起)

隐式声明（或在它的首个声明被预置）的复制构造函数具有动态异常说明 (C++17 前) noexcept 说明 (C++17 起)中所描述的异常说明。

隐式定义的复制构造函数

如果隐式声明的复制构造函数没有被弃置，那么当它被 ODR 使用或用于常量求值 (C++11 起)时，它会被编译器定义（即生成并编译函数体）。对于联合体类型，隐式定义的复制构造函数（如同以 std::memmove）复制它的对象表示。对于非联合类类型，该构造函数用直接初始化，按照初始化顺序，对对象的各直接基类子对象非成员子对象进行完整的逐成员复制。对每个引用类型的非静态数据成员，复制构造函数将改引用绑定到源引用所绑定到的同一对象或函数。

如果它满足对于 constexpr 构造函数 (C++23 前)constexpr 函数 (C++23 起)的要求，那么生成的复制构造函数也是 constexpr 的。

当 T 拥有用户定义的析构函数或用户定义的复制赋值运算符时，隐式定义的复制构造函数的生成会被弃用。

(C++11 起)

弃置的复制构造函数

如果满足以下任意条件，那么类 T 中隐式声明的或显式预置的 (C++11 起)复制构造函数不被定义 (C++11 前)被定义为弃置的 (C++11 起)：

  • T 有一个具有右值引用类型的非静态数据成员。
(C++11 起)
  • M 有一个被弃置或 (C++11 起)无法从该默认构造函数访问的析构函数，或者
  • 为寻找 M 的复制构造函数而进行的重载决议
  • 没有得到可用候选，或者
  • 在该子对象是变体成员时，选择了非平凡的函数。

类 T 中隐式声明的复制构造函数在 T 声明了移动构造函数或移动赋值运算符的情况下会被弃置。

(C++11 起)

平凡的复制构造函数

如果满足下列所有条件，那么类 T 的复制构造函数是平凡的：

  • 它不是用户提供的（即它是隐式定义或预置的）；
  • T 没有虚成员函数；
  • T 没有虚基类；
  • 为 T 的每个直接基类选择的复制构造函数都是平凡的；
  • 为 T 的每个类类型（或类类型数组）的非静态成员选择的复制构造函数都是平凡的；

非联合类的平凡复制构造函数的效果是复制实参的每个标量子对象（递归地包含子对象的子对象，以此类推），且不进行其他动作。不过不需要复制填充字节，甚至只要它们的值相同，每个复制的子对象的对象表示也不必相同。

可平凡复制 (TriviallyCopyable) 对象可以通过手动复制其对象表示来进行复制，例如用 std::memmove。所有与 C 语言兼容的数据类型（POD 类型）都可以平凡复制。

合格的复制构造函数

被用户声明或者同时被隐式声明且可定义的复制构造函数是合格的。

(C++11 前)

没有被弃置的复制构造函数是合格的。

(C++11 起)
(C++20 前)

满足下列所有条件的复制构造函数是合格的：

  • 它没有被弃置。
  • 它的所有关联约束（如果存在）都得到满足。
  • 在所有满足关联约束的复制构造函数中，它比其他所有复制构造函数都更受约束。
(C++20 起)

合格的复制构造函数的平凡性确定该类是否为隐式生存期类型，以及该类是否为可平凡复制类型。

注解

许多情况下，即使复制构造函数能够产生可观测副作用，它们也会被优化掉，见复制消除。

示例

struct A
{
    int n;
    A(int n = 1) : n(n) {}
    A(const A& a) : n(a.n) {} // 用户定义的复制构造函数
};
 
struct B : A
{
    // 隐式默认构造函数 B::B()
    // 隐式复制构造函数 B::B(const B&)
};
 
struct C : B
{
    C() : B() {}
private:
    C(const C&); // 不可复制，C++98 风格
};
 
int main()
{
    A a1(7);
    A a2(a1); // 调用复制构造函数
 
    B b;
    B b2 = b;
    A a3 = b; // 转换到 A& 并调用复制构造函数
 
    volatile A va(10);
    // A a4 = va; // 编译错误
 
    C c;
    // C c2 = c; // 编译错误
}

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
CWG 1353 C++98 不定义隐式声明的复制构造函数的条件没有考虑多维数组类型 考虑这些类型
CWG 2094 C++11 volatile 成员会导致复制不平凡（CWG 问题 496） 平凡性不受影响
CWG 2171 C++11 X(X&) = default 不是平凡的 使它平凡
CWG 2595 C++20 对于一个复制构造函数，如果存在其他更受约束但
无法满足关联约束的复制构造函数，那么它无法合格 		此时它可以合格

参阅

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