C++拷贝构造函数初级解析：设计要点、调用机制与性能优化实践

目录

1. 拷贝构造函数的形参类型

关键要点：

2. 拷贝构造函数的调用次数分析

示例代码分析

运行结果与解析

调用次数原理

3. 减少拷贝构造次数的优化方法

优化策略

优化效果对比

总结

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1. 拷贝构造函数的形参类型

关键要点：

1. 必须使用引用类型
   错误形式：Int(Int it)
   会导致无限递归：当形参被赋值时，会再次触发拷贝构造函数调用。

2. 正确形式：const引用
   Int(const Int &it)

   • 作用1：防止在拷贝过程中意外修改原对象

   • 作用2：允许接受常对象（const Int）作为参数，避免编译错误

示例说明：

class Int {
public:
 Int(const Int &it); // 正确写法
};

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2. 拷贝构造函数的调用次数分析

示例代码分析

class Int
{
private:
	int value;
public:
	Int() :value() { cout << "Creat:" << value << " " << this << endl; }
	Int(int x) :value(x) { cout << "Creat:" << value << " " << this << endl; }
	~Int() { cout << "Destory:" << value << " " << this << endl; }
	void Print() const
	{
		cout << "value:" << value << endl;
	}
	void SetValue(int x)
	{
		value = x;
	}
	Int(const Int& it)
	{
		value = it.value;
		cout << "copy" << endl;
	}
};
Int func(Int c) {
    c.SetValue(100);
    return c;
}
int main() {
    Int a(10);   // 构造a
    Int b;       // 默认构造b
    b = func(a); // 调用func
}

运行结果与解析

Creat:10 0073FD0C       // 构造a
Creat:0 0073FD00        // 构造b
copy0073FC08            // 第一次拷贝：a→形参c
copy0073FC28            // 第二次拷贝：返回值→将亡值
Destory:100 0073FC08    // 析构形参c
Destory:100 0073FC28    // 析构将亡值
Destory:100 0073FD00    // 析构b
Destory:10 0073FD0C     // 析构a

调用次数原理

调用场景	触发原因
第一次拷贝构造	函数调用func(a)时，值传递形参c需通过拷贝构造从a创建
第二次拷贝构造	函数返回时，需通过拷贝构造创建将亡值（临时对象），用于给b赋值

将亡值（expiring value）：函数返回值时，若返回值类型非引用且大小超过寄存器容量，编译器会在主调函数栈帧中创建临时对象存储返回值。

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3. 减少拷贝构造次数的优化方法

优化策略

1. 函数形参使用引用传递
   将形参改为const Int &c，避免值传递时的拷贝构造调用。

   Int func(const Int &c) {  // 优化后
       Int tmp = c;          // 仅此处触发一次拷贝构造
       tmp.SetValue(100);
       return tmp;
   }

2. 返回不具名对象（直接构造返回值）
   通过直接返回构造的临时对象，避免中间拷贝过程。

   Int Add(const Int &a, const Int &b) {
       return Int(a.value + b.value);  // 直接构造亡值，无额外拷贝
   }

优化效果对比

场景	原调用次数	优化后调用次数
调用func(a)	2次	0次（形参引用）
返回表达式直接构造对象	1次	0次（移动语义）

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总结

1. 拷贝构造函数的形参必须为const引用

   • 避免无限递归和常对象传递问题

2. 拷贝构造触发场景

   • 值传递函数参数时

   • 返回非引用类型对象时

3. 优化方法

   • 函数参数优先使用const &

   • 返回值时直接构造不具名对象，利用返回值优化（RVO）或移动语义（C++11+）

关键实践：在函数设计和返回值处理时，优先考虑引用传递和直接构造对象，可显著减少不必要的拷贝开销。