爲什麼很多人禁用拷貝（複製）構造函數

關於C++的拷貝構造函數，很多的建議是直接禁用。爲什麼大家會這麼建議呢？沒有拷貝構 造函數會有什麼限制呢？如何禁用拷貝構造呢？這篇文章對這些問題做一個簡單的總結。

這裏討論的問題以拷貝構造函數爲例子，但是通常賦值操作符是通過拷貝構造函數來實現 的（ copy-and-swap 技術，詳見《Exceptional C++》一書），所以這裏討論也適用於賦 值操作符，通常來說禁用拷貝構造函數的同時也會禁用賦值操作符。

爲什麼禁用拷貝構造函數

關於拷貝構造函數的禁用原因，我目前瞭解的主要是兩個原因。第一是淺拷貝問題，第二 個則是基類拷貝問題。

淺拷貝問題

編譯器默認生成的構造函數，是memberwise拷貝^1，也就是逐個拷貝成員變量，對於 下面這個類的定義^2：

class Widget { public: Widget(const std::string &name) : name_(name), buf_(new char[10]) {} ~Widget() { delete buf_; } private: std::string name_; char *buf_; };

默認生成的拷貝構造函數，會直接拷貝buf_的值，導致兩個Widget對象指向同一個緩 衝區，這會導致析構的時候兩次刪除同一片區域的問題（這個問題又叫雙殺問題）。

解決這個問題的方式有很多：

1. 自己編寫拷貝構造函數，然後在拷貝構造函數中創建新的buf_，不過拷貝構造函數的 編寫需要考慮異常安全的問題，所以編寫起來有一定的難度。

2. 使用 shared_ptr 這樣的智能指針，讓所有的 Widget 對象共享一片 buf_，並 讓 shared_ptr 的引用計數機制幫你智能的處理刪除問題。

3. 禁用拷貝構造函數和賦值操作符。如果你根本沒有打算讓Widget支持拷貝，你完全可 以直接禁用這兩操作，這樣一來，前面提到的這些問題就都不是問題了。

基類拷貝構造問題

如果我們不去自己編寫拷貝構造函數，編譯器默認生成的版本會自動調用基類的拷貝構造 函數完成基類的拷貝：

class Base { public: Base() { cout << "Base Default Constructor" << endl; } Base(const Base &) { cout << "Base Copy Constructor" << endl; } }; class Drived : public Base { public: Drived() { cout << "Drived Default Constructor" << endl; } }; int main(void) { Drived d1; Drived d2(d1); }

上面這段代碼的輸出如下：

Base Default Constructor Drived Default Constructor Base Copy Constructor // 自動調用了基類的拷貝構造函數

但是如果我們出於某種原因編寫了，自己編寫了拷貝構造函數（比如因爲上文中提到的淺 拷貝問題），編譯器不會幫我們安插基類的拷貝構造函數，它只會在必要的時候幫我們安 插基類的默認構造函數：

class Base { public: Base() { cout << "Base Default Constructor" << endl; } Base(const Base &) { cout << "Base Copy Constructor" << endl; } }; class Drived : public Base { public: Drived() { cout << "Drived Default Constructor" << endl; } Drived(const Drived& d) { cout << "Drived Copy Constructor" << endl; } }; int main(void) { Drived d1; Drived d2(d1); }

上面這段代碼的輸出如下：

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Base Default Constructor Drived Default Constructor Base Default Constructor // 調用了基類的默認構造函數 Drived Copy Constructor

這當然不是我們想要看到的結果，爲了能夠得到正確的結果，我們需要自己手動調用基類 的對應版本拷貝基類對象。

Drived(const Drived& d) : Base(d) { cout << "Drived Copy Constructor" << endl; }

這本來不是什麼問題，只不過有些人編寫拷貝構造函數的時候會忘記這一點，所以導致基 類子對象沒有正常複製，造成很難察覺的BUG。所以爲了一勞永逸的解決這些蛋疼的問題， 乾脆就直接禁用拷貝構造和賦值操作符。

沒有拷貝構造的限制

在C++11之前對象必須有正常的拷貝語義才能放入容器中，禁用拷貝構造的對象無法直接放 入容器中，當然你可以使用指針來規避這一點，但是你又落入了自己管理指針的困境之中 （或許使用智能指針可以緩解這一問題）。

C++11中存在移動語義，你可以通過移動而不是拷貝把數據放入容器中。

拷貝構造函數的另一個應用在於設計模式中的原型模式，在C++中沒有拷貝構造函數，這 個模式實現可能比較困難。

如何禁用拷貝構造

1. 如果你的編譯器支持 C++11，直接使用 delete

2. 否則你可以把拷貝構造函數和賦值操作符聲明成private同時不提供實現。

3. 你可以通過一個基類來封裝第二步，因爲默認生成的拷貝構造函數會自動調用基類的拷 貝構造函數，如果基類的拷貝構造函數是 private，那麼它無法訪問，也就無法正常 生成拷貝構造函數。

   class NonCopyable { protected: ~NonCopyable() {} // 關於爲什麼聲明成爲 protected，參考 // 《Exceptional C++ Style》 private: NonCopyable(const NonCopyable&); } class Widget : private NonCopyable { // 關於爲什麼使用 private 繼承 // 參考《Effective C++》第三版 } Widget widget(Widget()); // 錯誤

上不會生成memberwise的拷貝構造函數，詳細內容可以參考《深度探索C++對象模型》一 書

 

禁用拷貝
禁用原因主要是兩個：
1. 淺拷貝問題，也就是上面提到的二次析構。
2. 自定義了基類和派生類的拷貝構造函數，但派生類對象拷貝時，調用了派生類的拷貝，沒有調用自定義的基類拷貝而是調用默認的基類拷貝。這樣可能造成不安全，比如出現二次析構問題時，因爲不會調用我們自定義的基類深拷貝，還是默認的淺拷貝。

Effective C++條款6規定，如果不想用編譯器自動生成的函數，就應該明確拒絕。方法一般有三種：
1. C++11對函數聲明加delete關鍵字：Base(const Base& obj) = delete;，不必有函數體，這時再調用拷貝構造會報錯嘗試引用已刪除的函數。
2. 最簡單的方法是將拷貝構造函數聲明爲private
3. 條款6給出了更好的處理方法：創建一個基類，聲明拷貝構造函數，但訪問權限是private，使用的類都繼承自這個基類。默認拷貝構造函數會自動調用基類的拷貝構造函數，而基類的拷貝構造函數是private，那麼它無法訪問，也就無法正常生成拷貝構造函數。

Qt就是這樣做的，QObject定義中有這樣一段，三條都利用了:

 

第一種方法：最簡單的方法是將拷貝構造函數聲明爲private

private:
    Q_DISABLE_COPY(QMainWindow)

#define Q_DISABLE_COPY(Class) \
    Class(const Class &) Q_DECL_EQ_DELETE;\
    Class &operator=(const Class &) Q_DECL_EQ_DELETE;

類的不可拷貝特性是可以繼承的，例如凡是繼承自QObject的類都不能使用拷貝構造函數和賦值運算符。
 

（2）第二種方法 繼承一個uncopyable類
C++的編譯在鏈接之前，如果我們能在編譯期解決這個問題，會節省不少的時間，要想在編譯期解決問題，就需要人爲製造一些bug。我們聲明一個專門阻止拷貝的基類uncopyable。

class uncopyable{
protected:
    uncopyable(){}
    ~uncopyable(){}
private:
    uncopyable(const uncopyable&);
    uncopyable& operator=(const uncopyable&);
}

接下來，我們的類只要繼承uncopyable，如果要發生拷貝，編譯器都會嘗試調用基類的拷貝構造函數或者賦值運算符，但是因爲這兩者是私有的，會出現編譯錯誤。