C++面试试题-拷贝构造函数

### C++面试试题详解：拷贝构造函数 #### 背景介绍 在C++编程中，拷贝构造函数是一个非常重要的概念，尤其对于那些处理复杂数据结构或资源管理的程序来说更是如此。拷贝构造函数是类的一种特殊成员函数，用于创建一个新对象作为已存在对象的副本。如果拷贝构造函数没有被明确定义，则编译器会自动生成一个默认版本。然而，默认的拷贝构造函数通常执行的是浅复制（shallow copy），即仅仅复制对象的指针或其他引用，而不是真正地复制其所指向的数据。这种行为在某些情况下可能导致问题，尤其是在处理动态分配的内存时。 #### 题目解析 本题目旨在考察应聘者对C++拷贝构造函数的理解以及如何正确实现深拷贝（deep copy）的能力。 #### 代码分析 ##### 类定义 ```cpp class CInt { public: CInt(int *p) { m_p = p; } // 构造函数 CInt(const CInt &in) { this->m_p = new int(*in.m_p); } // 拷贝构造函数 ~CInt() { delete m_p; } // 析构函数 void Print() { cout << *m_p << endl; } // 打印值 private: int *m_p; // 指向整数的指针 }; ``` - **构造函数**：接收一个`int *`类型的参数，并将其赋值给成员变量`m_p`。 - **拷贝构造函数**：接受一个`CInt`类型的引用，并为新的`CInt`对象分配一个新的整数空间，将原始对象指向的值复制到新空间中。 - **析构函数**：释放`m_p`指向的空间。 - **Print() 方法**：打印`m_p`指向的整数值。 ##### 函数定义 ```cpp void f(CInt input) { input.Print(); // 调用Print()方法 } ``` - `f`函数接收一个`CInt`类型的参数`input`。调用`Print()`方法打印`input`的值。当`f`函数结束时，`input`的析构函数会被调用，释放其指向的内存。 ##### 主函数 ```cpp int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { int *p = new int(20); // 动态分配一个整数并初始化为20 CInt b(p); // 创建CInt对象b f(b); // 传递b给f()函数 return 0; // 主函数返回 } ``` - 在主函数中，首先动态分配一个整数并初始化为20。 - 创建`CInt`对象`b`，将`p`传递给构造函数。 - 将`b`作为参数传递给`f`函数，此时会隐式调用拷贝构造函数创建`input`的副本。 - 当`f`函数返回后，`input`的析构函数被调用，释放了`m_p`指向的内存。 - 主函数结束前，`b`的析构函数也被调用，试图再次释放相同的内存空间，导致程序崩溃。 #### 错误原因 程序崩溃的原因在于多次释放同一个内存空间： 1. 在`f`函数中，`input`的析构函数被调用，释放了`m_p`指向的内存。 2. 当`b`离开作用域时，其析构函数也被调用，尝试释放同一块内存，导致双重释放错误。 #### 解决方案 为了避免此类问题，可以考虑以下几点： 1. **智能指针**：使用如`std::unique_ptr`或`std::shared_ptr`等智能指针来自动管理资源生命周期。 2. **引用计数**：如果多个对象共享资源，则可以使用引用计数机制来追踪资源的使用者数量。 3. **单例模式**：确保在整个程序中只存在一个负责管理特定资源的对象。 通过上述分析，我们可以看出，正确理解和实现拷贝构造函数是非常重要的，尤其是在处理指针和其他资源时。这不仅有助于避免潜在的内存泄漏和双重释放等问题，还能提高程序的整体健壮性和效率。