何时调用复制构造函数和析构函数，为什么？

Question

代码是：

#include <iostream>

class P_Node {
    friend class Picture;
protected:
    P_Node() : use(1) {}
    virtual ~P_Node() {}
private:
    int use;
};

class Picture {
    friend Picture frame(const Picture&);
public:
    Picture() : p(new P_Node) {
        std::cout << "Constructor\t" << "Picture::Picture()" << "\tcalled" << std::endl;
        std::cout << "Picture p count\t" << p->use << std::endl;
    }
    Picture(const Picture& orig) : p(orig.p) {
        std::cout << "Copy Constructor\t" << "Picture::Picture(const Picture&)" << "\tcalled" << std::endl;
        std::cout << "Picture p count\t" << p->use << std::endl;
        orig.p->use++;
    }
    ~Picture() {
        std::cout << "Destructor\t" << "Picture::~Picture()" << "\tcalled" << std::endl;
        std::cout << "Picture p count before decrease\t" << p->use << std::endl;
        if(--p->use == 0) {
            std::cout << "Picture p count after decrease\t" << p->use << std::endl;
            std::cout << "Deleted" << std::endl;
            delete p;
        }
    }
    Picture& operator=(const Picture& orig) {
        std::cout << "operator=\t" << "Picture& Picture::operator=(const Picture& orig)" << "\tcalled" << std::endl;
        std::cout << "Picture p count before decrease\t" << p->use << std::endl;
        orig.p->use++;
        if(--p->use == 0) {
            std::cout << "Picture p count after decrease\t" << p->use << std::endl;
            std::cout << "Deleted" << std::endl;
            delete p;
        }
        p = orig.p;
        return *this;
    }
private:
    Picture(P_Node* p_node) : p(p_node) {
        std::cout << "Picture::Picture(P_Node* p_node)\tcalled" << std::endl;
    }
    P_Node *p;
};

class Frame_Pic : public P_Node {
    friend Picture frame(const Picture&);
private:
    Frame_Pic(const Picture& pic) : p(pic) {
        std::cout << "Frame_Pic::Frame_Pic(const Picture& orig)" << "\tcalled" << std::endl;
    }
    Picture p;
};

Picture frame(const Picture& pic) {
    return new Frame_Pic(pic);
}

int main() {
    Picture my_pic;
    Picture temp = frame(my_pic);
    return 0;
}

结果是：

调用了构造函数 Picture::Picture()
图片 p 数 1
调用复制构造函数 Picture::Picture(const Picture&)
图片 p 数 1
Frame_Pic::Frame_Pic(const Picture& orig) 调用
图片::图片(P_Node* p_node) 调用
析构函数 Picture::~Picture() 被调用
减少1前的图片p计数
减0后图片p计数
已删除
析构函数 Picture::~Picture() 被调用
减少2之前的图片p计数
析构函数 Picture::~Picture() 被调用
减少1前的图片p计数
减0后图片p计数
已删除

我之前问过一个关于这段代码的内存管理的问题，但是在了解答案之后，我仍然对析构函数和复制构造函数有疑问。根据我的理解，Picture temp = frame(my_pic) 将调用复制构造函数。

那么问题来了：

1. 为什么在Picture temp = frame(my_pic)之后不调用复制构造函数
2. ，为什么又调用析构函数呢？
3. Picture Frame(const Picture&pic)中，如果调用该函数，会调用复制构造函数吗？我相信是这样，因为它按值返回“图片”。
4. 如果我将Pictureframe(const Picture& pic)更改为Pictureframe(Picture p)，调用函数时复制构造函数会调用两次吗？
5. 什么时候会调用复制构造函数？当函数按值返回类时会发生这种情况吗？那么类什么时候按值传递给函数呢？
6. 析构函数什么时候被调用？是在每次变量的生命周期结束时吗？这是否意味着如果我按值将变量传递给函数，则其析构函数将在函数执行后被调用？

我现在对复制构造函数和析构函数感到困惑，特别是当我有一个带有返回值的函数并且某些参数全部按值传递时。

另外，有人会帮我在输出字符串的每一行上写注释吗？这将非常有帮助。

Answer 1

回答你的问题。

1. 在语句 Picture temp = frame(my_pic); 之后不会调用复制构造函数，因为在该语句之后没有任何会导致任何复制的语句。

2. 调用Picture的三个析构函数来销毁（按顺序）：Frame_Pictemp、p > 由 temp.p 和 my_pic 指向。您的编译器已避免生成任何其他临时 Picture 对象。

3. 是的，可以调用复制构造函数来初始化Picture Frame(const Picture& pic)的返回值，但允许编译器（在这种情况下确实如此）消除复制和初始化直接从返回表达式返回值。

4. 是的，如果您将 frame 的参数更改为按值传递，但如果使用不是引用泛左值的表达式来初始化该参数，则可能会生成额外的复制构造函数调用现有对象，参数可以直接使用该表达式进行初始化，并且复制被省略。

5. 每当实际复制类类型的对象时，就会调用复制构造函数。这可能是在传递给函数或从函数返回时发生的，但有时编译器可以在这些情况下省略不必要的副本。

6. 是的，每当类类型的对象被销毁时，就会调用析构函数。对于编译器生成的命名变量和临时变量来说也是如此。可以在不调用析构函数的情况下结束对象的生命周期，例如，我将其内存重新用于另一个对象，但这是一种特殊情况。

Answer 2

每当您认为可能或应该调用复制构造函数时，不一定会调用它：

以下情况可能会导致调用复制构造函数：

1. 当对象按值返回时
2. 当对象作为参数通过值传递（到函数）时
3. 当物体被抛出时
4. 当物体被捕获时
5. 当一个对象被放置在大括号括起来的初始值设定项列表中时

这些情况统称为复制初始化，相当于：T x = a;

但是，
不保证在这些情况下会调用复制构造函数，
因为 C++ 标准允许编译器优化副本
在某些情况下，一个例子是返回值优化
（有时称为 RVO）。

来自 Wikipedia。

当堆栈上的任何内容超出范围时，都会调用其析构函数。

Answer 3

注意：在所有声明将调用复制构造函数的答案中，有可能不会调用，因为编译器做了一些优化。

1) 为什么在 Picture temp = frame(my_pic) 之后不调用复制构造函数？

图片温度=框架(my_pic);是 return 语句之前的最后一行，因此在程序被拆除（调用析构函数，清除堆栈和堆）并结束之后发生的所有事情。

2）为什么要调用析构函数？

由于程序关闭，析构函数（在每种情况下）都被调用。注意：虽然这确实发生在程序结束时，但这并不意味着您不应该自己进行清理！

3) 在Picture Frame(const Picture& pic)中，如果调用该函数，是否会调用复制构造函数？

不。您没有创建副本，而是传递了对副本所在位置的引用并创建了一个新副本，编译器将在返回时优化该副本。

4) 如果我将图片框(const Picture& pic)改为图片框(Picture p)，调用函数时复制构造函数是否会被调用两次？

不会。当您输入函数时可能会调用它，但编译器会优化返回中的副本。

5) 什么时候会调用复制构造函数？当函数按值返回类时会发生这种情况吗？那么什么时候类通过值传递给函数呢？

在这两种情况下都会调用复制构造函数。

6) 析构函数何时被调用？每次变量的生命周期何时结束？这是否意味着如果我按值将变量传递给函数，则其析构函数将在函数执行后被调用？

当对象被销毁时析构函数就会被调用。这可能是因为您销毁了它，或者包含它的函数返回（结束），并且它的变量/对象从堆栈中删除，或者在某些情况下（在程序末尾）从堆中删除。