深拷贝和浅拷贝

本文通过实例详细解析了深拷贝与浅拷贝的区别及应用。重点介绍了在类包含指针变量时,如何通过深拷贝避免内存管理错误。

如果一个类拥有资源,该类的对象进行复制时,如果资源重新分配,就是深拷贝,否则就是浅拷贝。

  • 深拷贝: 该对象和原对象占用不同的内存空间,既拷贝存储在栈空间中的内容,又拷贝存储在堆空间中的内容。
  • 浅拷贝: 该对象和原对象占用同一块内存空间,仅拷贝类中位于栈空间中的内容。

当类的成员变量中有指针变量时,最好使用深拷贝。因为当两个对象指向同一块内存空间,如果使用浅拷贝,当其中一个对象的删除后,该块内存空间就会被释放,另外一个对象指向的就是垃圾内存。

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
private:
	int *p;

public:
	Test(int tmp)
	{
		this->p = new int(tmp);
		cout << "Test(int tmp)" << endl;
	}
	void set(int v){
		*p = v;
	}
	int get(){
		return *p;
	}
	~Test()
	{
		if (p != NULL)
		{
			delete p;
		}
		cout << "~Test()" << endl;
	}
};

int main()
{
	Test ex1(10);
	Test ex2 = ex1; 
	ex1.set(20);
	cout << "ex2:" << ex2.get();
	return 0;
}
/*
运行结果:
Test(int tmp)
ex2:20
~Test()
*/

说明: 上述代码中,类对象 ex1、ex2 实际上是指向同一块内存空间,修改ex1的数据成员,ex2的也会同时改变。对象析构时,ex2 先将内存释放了一次,之后 析构对象 ex1 时又将这块已经被释放过的内存再释放一次。对同一块内存空间释放了两次,会导致程序崩溃。
若进行深拷贝,则可以解决上述情况:

#include <iostream>

using namespace std;

class Test
{
private:
	int *p;

public:
	Test(int tmp)
	{
		p = new int(tmp);
		cout << "Test(int tmp)" << endl;
	}
	void set(int v){
		*p = v;
	}
	int get(){
		return *p;
	}
	~Test()
	{
		if (p != NULL)
		{
			delete p;
		}
		cout << "~Test()" << endl;
	}
	Test(const Test &tmp) // 定义拷贝构造函数
	{
		p = new int(*tmp.p);
		cout << "Test(const Test &tmp)" << endl;
	}

};

int main()
{
	Test ex1(10);	
	Test ex2 = ex1; 
	ex1.set(20);
	cout << "ex2:" << ex2.get();
	return 0;
}
/*
Test(int tmp)
Test(const Test &tmp)
ex2:10
~Test()
~Test()
*/
### Lua深拷贝浅拷贝的原理 - **浅拷贝原理**:浅拷贝仅复制对象的一层属性。对于值类型的属性,会直接复制其值;而对于引用类型的属性,只是复制其引用,也就是新对象原对象的引用类型属性会指向同一个内存地址。 - **深拷贝原理**:深拷贝会递归地复制对象的所有属性,包括嵌套的对象。它会为每个引用类型的属性创建一个新的对象,使得新对象原对象完全独立,修改其中一个对象不会影响到另一个对象。 ### Lua深拷贝浅拷贝的区别 区别主要体现在对引用类型属性的处理上。浅拷贝只复制引用,新对象原对象的引用类型属性共享同一内存地址,修改其中一个对象的引用类型属性会影响到另一个对象;而深拷贝会创建新的对象,新对象原对象完全独立,修改一个对象不会影响到另一个对象。在Python示例中,浅拷贝 `c` 受到了 `a` 中嵌套列表修改的影响,而深拷贝 `d` 则未受影响,Lua中的深拷贝浅拷贝也有类似的区别 [^2]。 ### Lua深拷贝浅拷贝的实现方法 #### 浅拷贝实现 ```lua function shallowCopy(orig) local orig_type = type(orig) local copy if orig_type == 'table' then copy = {} for orig_key, orig_value in pairs(orig) do copy[orig_key] = orig_value end else copy = orig end return copy end -- 测试浅拷贝 local original = {1, 2, {3, 4}} local shallowCopied = shallowCopy(original) original[3][1] = 99 print(shallowCopied[3][1]) -- 输出 99,说明浅拷贝共享引用 ``` #### 深拷贝实现 ```lua function deepCopy(orig) local orig_type = type(orig) local copy if orig_type == 'table' then copy = {} for orig_key, orig_value in next, orig, nil do copy[deepCopy(orig_key)] = deepCopy(orig_value) end setmetatable(copy, deepCopy(getmetatable(orig))) else copy = orig end return copy end -- 测试深拷贝 local original = {1, 2, {3, 4}} local deepCopied = deepCopy(original) original[3][1] = 99 print(deepCopied[3][1]) -- 输出 3,说明深拷贝是独立的 ```
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