C++のコピーコンストラクタとは？仕組みと実装方法をサンプルコード付きで解説

コピーコンストラクタは、コンストラクタの一種です。同じクラスのオブジェクトを受け取り、その値を使って新しいオブジェクトを生成・初期化します。もしクラス内でコピーコンストラクタが定義されていない場合、コンパイラが自動的にデフォルトのコピーコンストラクタを生成します。

ただし、ポインタ変数や動的メモリ確保（new/delete）を持つクラスでは、デフォルトのコピーは浅いコピー（shallow copy）となり、同じメモリ領域を複数のオブジェクトが参照してしまう問題が発生します。そのため、このようなクラスでは独自のコピーコンストラクタを定義することが必須となります。

コピーコンストラクタのサンプルプログラム

以下に、コピーコンストラクタの動作を示すサンプルプログラムを紹介します。

#include<iostream>
using namespace std;
class Demo {
    private:
    int num1, num2;
    public:
    Demo(int n1, int n2) {
        num1 = n1;
        num2 = n2;
    }
    Demo(const Demo &n) {
        num1 = n.num1;
        num2 = n.num2;
    }
    void display() {
        cout<<"num1 = "<< num1 <<endl;
        cout<<"num2 = "<< num2 <<endl;
    }
};
int main() {
    Demo obj1(10, 20);
    Demo obj2 = obj1;
    obj1.display();
    obj2.display();
    return 0;
}

実行結果

num1 = 10
num2 = 20

num1 = 10
num2 = 20

プログラムの解説

上記のプログラムでは、Demoクラスに通常の引数付きコンストラクタとコピーコンストラクタの両方を定義しています。さらに、num1とnum2の値を出力するdisplay()関数も用意しています。

class Demo {
    private:
    int num1, num2;
    public:
    Demo(int n1, int n2) {
        num1 = n1;
        num2 = n2;
    }
    Demo(const Demo &n) {
        num1 = n.num1;
        num2 = n.num2;
    }
    void display() {
        cout<<"num1 = "<< num1 <<endl;
        cout<<"num2 = "<< num2 <<endl;
    }
};

ポイントとなるのは、コピーコンストラクタの宣言部分です。引数としてconst Demo &nのように、同じクラスへのconst参照を受け取ります。参照渡しにすることで無駄なコピーを防ぎ、constを付けることで元のオブジェクトが変更されないことを保証しています。

main関数での処理の流れ

main()関数では、まずobj1を引数付きコンストラクタで初期化し、次にobj2を「Demo obj2 = obj1;」という形式でコピーコンストラクタを使って初期化しています。このとき、obj1の値がobj2へコピーされます。最後に、両方のオブジェクトの値を表示しています。

Demo obj1(10, 20);
Demo obj2 = obj1;
obj1.display();
obj2.display();

実行結果からわかるように、obj2にはobj1と同じ値（num1 = 10、num2 = 20）が正しくコピーされていることが確認できます。

まとめ

コピーコンストラクタは、オブジェクトの複製を作る際に呼び出される特別なコンストラクタです。単純なクラスではコンパイラが自動生成したものでも十分ですが、ポインタや動的メモリを扱うクラスでは深いコピー（deep copy）を行う独自のコピーコンストラクタを定義することで、二重解放などのバグを防ぐことができます。