C++中的深拷贝与浅拷贝

1. 概念

在C++涉及指针的部分中，有 深拷贝和 浅拷贝 两个概念，让我们通过例子来理解一下。C++中，字符串是通过首地址来表示的，如图所示：

图中，字符串用 s1 表示，而 s1 是字符串 “HELLO” 的首地址（字符串以 ‘\0’ 作为结束标志），通过寻址，即可实现字符串操作。下图中创建了一个字符串 s2 ，上面的表示 深拷贝 ，下面的表示 浅拷贝 。

由上图可以看出，深拷贝又创建了一份新的字符串副本， s2 就是字符串副本的首地址，而浅拷贝仅仅是给 s1 起了一个别名 s2 。那么，这两种拷贝方式有什么需要注意的呢？

1.因为 s1 和 s2 指向同一块内存区域，所以，如果 s1 指向的内容发生改变，那么 s2 指向的内容随之改变。
2.如果 s2 原来指向一块内存，在没有释放 s2 指向的内存的情况下就把 s1 浅拷贝给 s2 ，那么 s2 原来指向的空间就发生了内存泄漏，造成程序无法将这块内存还给计算机。（因为此时没有指针指向这块区域）

2. 实际应用

在C++中，有一个 String 类，内部就涉及到了深拷贝和浅拷贝。程序（下面程序块和 String 源码类似）如下：

class String{
public:
	String(const char* cstr = 0);  //构造函数
	String(const String& str);     //拷贝构造函数
	String& operator= (const String& str);  //拷贝赋值函数
	~String();  //析构函数
	char* get_c_char() const { return m_data; }
private:
	char* m_data;
};

上面的函数分别是 构造函数 、拷贝构造函数 、拷贝赋值函数 、析构函数 。
构造函数 和 拷贝构造函数 的不同之处在于其参数的区别，拷贝构造函数 的参数是自身类型的对象。下面就每个函数分别介绍。

2.1 构造函数

inline String::String(const char* cstr = 0){
	if (cstr){
		m_data = new char[strlen(cstr) + 1];  //+1 为了存储'\0'
		strcpy(m_data, cstr);
	}
	else{
		m_data = new char[1];
		*m_data = '\0';
	}
}

2.2 拷贝构造函数

inline String::String(const String& str){
	m_data = new char[strlen(str.m_data) + 1];
	strcpy(m_data, str.m_data);
}

2.3 拷贝赋值函数

inline String& String::operator=(const String& str){
	if (this == &str){  //检测是否是自身赋值
		return *this;
	}
	delete[] m_data;
	m_data = new char[strlen(str.m_data) + 1];
	strcpy(m_data, str.m_data);
	return *this;
}

这里用的就是 深拷贝 ，如果直接使用 浅拷贝 ，会导致 str 原来指向的内存没有指针所指，即发生了内存泄漏。（C++默认的是 浅拷贝 ）此外，与上面的两个构造函数不同，拷贝复制函数的对象本身已经存在，所以为了避免对自身赋值造成错误，加入了判断条件。
注：不加判断的话，对自身赋值会错误，因为 delete 了原来字符数组的内容，后面的拷贝操作 strcpy 会失败。

2.4 析构函数

inline String::~String(){
	delete[] m_data;
}

由于构造函数中都采用了 new 运算符动态创建字符数组的方式，所以在析构函数中要 delete 掉内存。