c++深拷贝和浅拷贝

深拷贝和浅拷贝:

CA(const CA& C)就是我们自定义的拷贝构造函数。可见,拷贝构造函数是一种特别的构造函数,函数的名称必须和类名称一致,他的唯一的一个参数是本类型的一个引用变量,该参数是const类型,不可变的。例如:类X的拷贝构造函数的形式为X(X& x)。
当用一个已初始化过了的自定义类类型对象去初始化另一个新构造的对象的时候,拷贝构造函数就会被自动调用。也就是说,当类的对象需要拷贝时,拷贝构造函数将会被调用。以下情况都会调用拷贝构造函数:

  • 一个对象以值传递的方式传入函数体
  • 一个对象以值传递的方式从函数返回
  • 一个对象需要通过另外一个对象进行初始化。

  假如在类中没有显式地声明一个拷贝构造函数,那么,编译器将会自动生成一个默认的拷贝构造函数,该构造函数完成对象之间的位拷贝。位拷贝又称浅拷贝,后面将进行说明。
  自定义拷贝构造函数是一种良好的编程风格,他能够阻止编译器形成默认的拷贝构造函数,提高源码效率。
浅拷贝和深拷贝
  在某些状况下,类内成员变量需要动态开辟堆内存,假如实行位拷贝,也就是把对象里的值完全复制给另一个对象,如A=B。这时,假如B中有一个成员变量指针已申请了内存,那A中的那个成员变量也指向同一块内存。这就出现了问题:当B把内存释放了(如:析构),这时A内的指针就是野指针了,出现运行错误。
  深拷贝和浅拷贝能够简单理解为:假如一个类拥有资源,当这个类的对象发生复制过程的时候,资源重新分配,这个过程就是深拷贝,反之,没有重新分配资源,就是浅拷贝

### C++深拷贝浅拷贝的概念及实现方式 #### 1. 概念区分 在 C++ 中,深拷贝浅拷贝主要涉及对象之间的赋值或复制行为。两者的核心差异在于是否对指针所指向的资源进行了真正的复制。 - **浅拷贝**仅复制指针本身而不复制其指向的实际数据,这意味着两个对象的指针最终会指向同一片内存区域[^1]。 - **深拷贝**不仅复制指针还对其指向的数据也进行完整的复制操作,从而使得源对象目标对象各自拥有独立的一份数据副本[^1]。 #### 2. 默认行为分析 C++ 编译器提供的默认拷贝构造函数执行的是浅拷贝逻辑。也就是说如果没有特别定义自己的版本,则当一个类含有动态分配成员变量(如 `new` 关键字创建的对象)时可能会引发双重删除或其他未定义行为问题[^3]。 #### 3. 实现方法对比 ##### (a) 浅拷贝示例 下面展示了不考虑深拷贝情况下的典型例子: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class ShallowCopyExample { public: int* ptr; // 构造函数初始化指针 ShallowCopyExample(int value){ ptr = new int(value); } // 默认析构函数释放内存 ~ShallowCopyExample(){ delete ptr; } }; int main() { ShallowCopyExample obj1(10); ShallowCopyExample obj2 = obj1; // 使用默认拷贝构造 cout << "*obj1.ptr=" << *(obj1.ptr) << ", *obj2.ptr="<<*(obj2.ptr)<<endl; return 0; } ``` 上述代码中,`obj2=obj1` 的时候只是简单地将 `ptr` 地址赋予给了另一个实例,并没有真正克隆底层数值。这样就会造成潜在的风险:一旦任意一方销毁之后再访问另一方就可能导致非法读取错误。 ##### (b) 深拷贝示例 为了避免上述隐患,我们需要显式重写拷贝构造函数来进行深层次的数据迁移: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class DeepCopyExample { private: int* dataPtr; public: // 构造函数 DeepCopyExample(int d):dataPtr(new int(d)){} // 自定义拷贝构造函数完成深拷贝 DeepCopyExample(const DeepCopyExample& source) : dataPtr(new int(*(source.dataPtr))) {} // 析构函数清理资源 ~DeepCopyExample(){delete dataPtr;} void setData(int newValue){*dataPtr=newValue;} int getData()const{return *dataPtr;} }; int main(){ DeepCopyExample originalObj(42); DeepCopyExample copiedObj(originalObj); cout<<"Original Data:"<<originalObj.getData()<<", Copied Data:"<<copiedObj.getData()<<endl; originalObj.setData(99); // 修改原对象不会影响到copy后的对象 cout<<"After changing Original Obj:\n"; cout<<"Original Data:"<<originalObj.getData()<<", Copied Data:"<<copiedObj.getData()<<endl; return 0; } ``` 在这个案例里,我们通过重新定义拷贝构造函数实现了真正的分离效果,即使修改其中一个也不会干扰另外一个[^3]。 --- ### 性能考量及其他注意事项 尽管深拷贝提供了更高的安全性,但它也有一定的代价。它往往需要更多的计算时间额外的空间消耗,特别是在处理大型或者复杂的嵌套结构的时候更为明显[^2]。因此,在设计阶段应当权衡利弊决定采用何种策略最为合适。
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