c++临时对象问题求答疑

Question

想问一下为什么a=f( );这一语句在执行完消亡b后，说f( )是临时对象呢？为什么是需要调用复制构造函数A(const A & a)呢？临时对象也需要初始化吗？还有为什么说A(const A & a)是复制构造函数呢？如何判断的？

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在C++中，临时对象是在某些特定情况下自动创建的对象，它们通常用于函数返回值、运算符重载以及作为其他表达式的一部分。当这些情况发生时，C++会自动创建一个临时对象，并可能调用复制构造函数（拷贝构造函数）来初始化它。

关于您的问题，让我们一步步分析：

1. 当您写a = f()时，这里f()是一个返回类型为A的函数，因此它会创建一个临时对象。这个临时对象由函数f()的结果决定，然后将这个临时对象赋给变量a。这涉及到临时对象的生命周期和复制构造函数。

2. 复制构造函数是一个特殊的构造函数，它的目的是用来创建一个新的对象，其内容与已存在的对象相同。在上述例子中，A(const A & a)就是一个复制构造函数，它接受一个A类型的引用作为参数，然后根据这个引用创建一个新的A对象。这里的const关键字确保了传递给复制构造函数的对象不会被修改。

3. 在您的示例中，f()函数没有提供具体的实现，但假设它返回了一个新的A对象。当您执行a = f()时，由于a需要一个新的对象，所以需要调用复制构造函数来初始化a。这是因为f()返回的是一个临时对象，而a需要一个独立的、持久化的对象。复制构造函数在这里的作用就是从临时对象复制数据到a上。

4. 关于临时对象是否需要初始化，实际上在C++中，临时对象的初始化是由C++标准定义的。对于类类型来说，如果没有显式地进行初始化，那么临时对象将会默认构造（即不带任何参数的构造函数）。在这个例子中，由于我们有A(int x)这样的构造函数，所以在创建临时对象时，它会被隐式地使用int参数进行初始化。

5. 如何判断哪个构造函数是复制构造函数？复制构造函数有几个特征：

   • 名称与类名相同。
   • 参数列表只有一个形参，且该形参必须是引用类型，而且通常是常量引用（const修饰），除非类的实例可以安全地被修改。
   • 返回类型是当前类的引用或指针，通常是右值引用（T&&）或T*，也可以是左值引用（T&），但这不是标准要求。

为了更好地理解，我们可以考虑一个简单的f()函数实现：

A f() {
    A temp(12); // 创建一个临时对象temp
    return temp; // 返回temp，这将触发复制构造函数
}

这样，在main()函数中的a = f()就会调用复制构造函数来创建一个新的A对象a，并将其初始化为与temp相同的值。

以下是完整的代码示例，包括f()函数的实现：

#include <iostream>

class A {
public:
    int x;
    A(int x) : x(x) {
        std::cout << x << " constructor called" << std::endl;
    }
    A(const A & a) {
        x = 2 + a.x;
        std::cout << "copy called" << std::endl;
    }
    ~A() {
        std::cout << x << " destructor called" << std::endl;
    }
};

A f() {
    A temp(12);
    return temp;
}

int main() {
    A a(1);
    f();
    A b = f(); // 这里调用了复制构造函数
    return 0;
}

运行这段代码，可以看到临时对象的创建、复制构造函数的调用以及各个对象的生命周期。