C++直接初始化与复制初始化的区别深入解析

C++中直接初始化与复制初始化是很多初学者容易混淆的概念，本文就以实例形式讲述二者之间的区别。供大家参考之用。具体分析如下：

一、Primer中的说法

首先我们现来看看经典是怎么说的：

“当用于类类型对象时，初始化的复制形式和直接形式有所不同：直接初始化直接调用与实参匹配的构造函数，复制初始化总是调用复制构造函数。复制初始化首先使用指定构造函数创建一个临时对象，然后用复制构造函数将那个临时对象复制到正在创建的对象”

还有一段这样说：

“通常直接初始化和复制初始化仅在低级别优化上存在差异，然而，对于不支持复制的类型，或者使用非explicit构造函数的时候，它们有本质区别：

ifstream file1("filename")://ok:direct initialization
ifstream file2 = "filename";//error:copy constructor is private”

二、通常的误解

从上面的说法中，我们可以知道，直接初始化不一定要调用复制构造函数，而复制初始化一定要调用复制构造函数。然而大多数人却认为，直接初始化是构造对象时要调用复制构造函数，而复制初始化是构造对象时要调用赋值操作函数（operator=），其实这是一大误解。因为只有对象被创建才会出现初始化，而赋值操作并不应用于对象的创建过程中，且primer也没有这样的说法。至于为什么会出现这个误解，可能是因为复制初始化的写法中存在等号（=）吧。

为了把问题说清楚，还是从代码上来解释比较容易让人明白，请看下面的代码：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std; 

class ClassTest
{
public:
ClassTest()
{
c[0] = '\0';
cout<<"ClassTest()"<<endl;
}
ClassTest& operator=(const ClassTest &ct)
{
strcpy(c, ct.c);
cout<<"ClassTest& operator=(const ClassTest &ct)"<<endl;
return *this;
}
ClassTest(const char *pc)
{
strcpy(c, pc);
cout<<"ClassTest (const char *pc)"<<endl;
}
// private:
ClassTest(const ClassTest& ct)
{
strcpy(c, ct.c);
cout<<"ClassTest(const ClassTest& ct)"<<endl;
}
private:
char c[256];
}; 

int main()
{
cout<<"ct1: ";
ClassTest ct1("ab");//直接初始化
cout<<"ct2: ";
ClassTest ct2 = "ab";//复制初始化
cout<<"ct3: ";
ClassTest ct3 = ct1;//复制初始化
cout<<"ct4: ";
ClassTest ct4(ct1);//直接初始化
cout<<"ct5: ";
ClassTest ct5 = ClassTest();//复制初始化
return 0;
}

输出结果为：

从输出的结果，我们可以知道对象的构造到底调用了哪些函数，从ct1与ct2、ct3与ct4的比较中可以看出，ct1与ct2对象的构建调用的都是同一个函数——ClassTest(const char *pc)，同样道理，ct3与ct4调用的也是同一个函数——ClassTest(const ClassTest& ct)，而ct5则直接调用了默认构造函数。

于是，很多人就认为ClassTest ct1("ab");等价于ClassTest ct2 = "ab";，而ClassTest ct3 = ct1;也等价于ClassTest ct4(ct1);而且他们都没有调用赋值操作函数，所以它们都是直接初始化，然而事实是否真的如你所想的那样呢？答案显然不是。

三、层层推进，到底谁欺骗了我们

很多时候，自己的眼睛往往会欺骗你自己，这里就是一个例子，正是你的眼睛欺骗了你。为什么会这样？其中的原因在谈优化时的补充中也有说明，就是因为编译会帮你做很多你看不到，你也不知道的优化，你看到的结果，正是编译器做了优化后的代码的运行结果，并不是你的代码的真正运行结果。

你也许不相信我所说的，那么你可以把类中的复制函数函数中面注释起来的那行取消注释，让复制构造函数成为私有函数再编译运行这个程序，看看有什么结果发生。

很明显，发生了编译错误，从上面的运行结果，你可能会认为是因为ct3和ct4在构建过程中用到了复制构造函数——ClassTest(const ClassTest& ct)，而现在它变成了私有函数，不能在类的外面使用，所以出现了编译错误，但是你也可以把ct3和ct4的函数语句注释起来，如下所示：

int main()
{
cout<<"ct1: ";
ClassTest ct1("ab");
cout<<"ct2: ";
ClassTest ct2 = "ab";
// cout<<"ct3: ";
// ClassTest ct3 = ct1;
// cout<<"ct4: ";
// ClassTest ct4(ct1);
cout<<"ct5: ";
ClassTest ct5 = ClassTest();
return 0;
}

然而你还是非常遗憾地发现，还是没有编译通过。这是为什么呢？从上面的语句和之前的运行结果来看，的确是已经没有调用复制构造函数了，为什么还是编译错误呢？

经过实验，main函数只有这样才能通过编译：

int main()
{
cout<<"ct1: ";
ClassTest ct1("ab");
return 0;
}

在这里我们可以看到，原来是复制构造函数欺骗了我们。

四、揭开真相

看到这里，你可能已经大惊失色，下面就让我来揭开这个真相吧！

还是那一句，什么是直接初始化，而什么又是复制初始化呢？

简单点来说，就是定义对象时的写法不一样，一个用括号，如ClassTest ct1("ab")，而一个用等号，如ClassTest ct2 = "ab"。

但是从本质来说，它们却有本质的不同：直接初始化直接调用与实参匹配的构造函数，复制初始化总是调用复制构造函数。复制初始化首先使用指定构造函数创建一个临时对象，然后用复制构造函数将那个临时对象复制到正在创建的对象。所以当复制构造函数被声明为私有时，所有的复制初始化都不能使用。

现在我们再来看回main函数中的语句：

1、ClassTest ct1("ab");这条语句属于直接初始化，它不需要调用复制构造函数，直接调用构造函数ClassTest(const char *pc)，所以当复制构造函数变为私有时，它还是能直接执行的。

2、ClassTest ct2 = "ab";这条语句为复制初始化，它首先调用构造函数ClassTest(const char *pc)函数创建一个临时对象，然后调用复制构造函数，把这个临时对象作为参数，构造对象ct2；所以当复制构造函数变为私有时，该语句不能编译通过。

3、ClassTest ct3 = ct1;这条语句为复制初始化，因为ct1本来已经存在，所以不需要调用相关的构造函数，而直接调用复制构造函数，把它值复制给对象ct3；所以当复制构造函数变为私有时，该语句不能编译通过。

4、ClassTest ct4（ct1）；这条语句为直接初始化，因为ct1本来已经存在，直接调用复制构造函数，生成对象ct3的副本对象ct4。所以当复制构造函数变为私有时，该语句不能编译通过。

注：第4个对象ct4与第3个对象ct3的创建所调用的函数是一样的，但是本人却认为，调用复制函数的原因却有所不同。因为直接初始化是根据参数来调用构造函数的，如ClassTest ct4（ct1），它是根据括号中的参数（一个本类的对象），来直接确定为调用复制构造函数ClassTest(const ClassTest& ct)，这跟函数重载时，会根据函数调用时的参数来调用相应的函数是一个道理；而对于ct3则不同，它的调用并不是像ct4时那样，是根据参数来确定要调用复制构造函数的，它只是因为初始化必然要调用复制构造函数而已。它理应要创建一个临时对象，但只是这个对象却已经存在，所以就省去了这一步，然后直接调用复制构造函数，因为复制初始化必然要调用复制构造函数，所以ct3的创建仍是复制初始化。

5、ClassTest ct5 = ClassTest();这条语句为复制初始化，首先调用默认构造函数产生一个临时对象，然后调用复制构造函数，把这个临时对象作为参数，构造对象ct5。所以当复制构造函数变为私有时，该语句不能编译通过。

五、假象产生的原因

产生上面的运行结果的主要原因在于编译器的优化，而为什么把复制构造函数声明为私有（private）就能把这个假象去掉呢？主要是因为复制构造函数是可以由编译默认合成的，而且是公有的（public），编译器就是根据这个特性来对代码进行优化的。然而如里你自己定义这个复制构造函数，编译则不会自动生成，虽然编译不会自动生成，但是如果你自己定义的复制构造函数仍是公有的话，编译还是会为你做同样的优化。然而当它是私有成员时，编译器就会有很不同的举动，因为你明确地告诉了编译器，你明确地拒绝了对象之间的复制操作，所以它也就不会帮你做之前所做的优化，你的代码的本来面目就出来了。

举个例子来说，就像下面的语句：

ClassTest ct2 = "ab";

它本来是要这样来构造对象的：首先调用构造函数ClassTest(const char *pc)函数创建一个临时对象，然后调用复制构造函数，把这个临时对象作为参数，构造对象ct2。然而编译也发现，复制构造函数是公有的，即你明确地告诉了编译器，你允许对象之间的复制，而且此时它发现可以通过直接调用重载的构造函数ClassTest(const char *pc)来直接初始化对象，而达到相同的效果，所以就把这条语句优化为ClassTest ct2（"ab"）。

而如果把复制构造函数声明为私有的，则对象之前的复制不能进行，即不能把临时对像作为参数，调用复制构造函数，所以编译就认为ClassTest ct2 = "ab"与ClassTest ct2（"ab"）是不等价的，也就不会帮你做这个优化，所以编译出错了。

注：根据上面的代码，有些人可能会运行出与本人测试不一样的结果，这是为什么呢？就像前面所说的那样，编译器会为代码做一定的优化，但是不同的编译器所作的优化的方案却可能有所不同，所以当你使用不同的编译器时，由于这些优化的方案不一样，可能会产生不同的结果，我这里用的是g++4.7。

相信本文所述对大家深入学习C++程序设计有一定的参考借鉴作用。