c++深拷贝和浅拷贝

c++深拷贝和浅拷贝

两个的区别

  • 在未定义显示拷贝构造函数的情况下,系统会调用默认的拷贝函数——即浅拷贝,它能够完成成员的一一复制。当数据成员中没有指针时,浅拷贝是可行的,但当数据成员中有指针时,如果采用简单的浅拷贝,则两类中的两个指针将指向同一个地址,当对象快结束时,会调用两次析构函数,从而导致指针悬挂现象,所以,此时,必须采用深拷贝。
//系统默认的构造函数
class Widget{
public:
    Widget();//default构造函数
    Widget(const Widget&rhs);//copy构造函数  浅拷贝函数
    Widget& operator=(const Widget &rhs);//copy assignment操作符
};

Widget w1;//调用default函数
Widget w2(w1);//调用copy构造函数
//w2还不存在,所以调用的是copy
w1=w2;//调用copy assignment操作符
//赋值函数,是在对象已经存在的情况下才会进行调用
Widget w3=w2;//调用copy构造函数
    
  • 深拷贝和浅拷贝的区别就在于深拷贝会在堆内存中另外申请空间来存储数据,从而也就解决了指针悬挂的问题。当数据成员中有指针时,必须要用深拷贝。

解释

  • c++默认的拷贝构造函数是浅拷贝
    • 浅拷贝就是对象数据成员之间的简单复制,如你设计了一个类而没有通过它的复制构造函数,当用该类的一个对象去给另一个对象赋值时所执行的过程就是浅拷贝,如:
class A
{
public:
    A(int _data):data(_data){}//传入一个值_data,然后把_data的值给data
    A();
private:
    int data;
}

int main()
{
    A a(5);
    A b=a;//仅仅是数据成员之间的赋值
    //b.data=5;
}

深拷贝

class A
{
public:
    A(int _size):size(_size)
    {
		data = new int[size];//指针变量名 = new type[内存单元个数]
    }
    A();
    ~A()
    {
        delete []data;
    }//析构时释放资源
private:
    int *data;
    int size;
}

int main()
{
    A a(5),b=a;
}
  • 注:这里的b=a会造成未定义行为,因为类A中的copy构造函数是编译器生成的,所以b = a执行的是一个浅拷贝的过程。

这里b的指针和a的指针指向了堆上的同一块内存,a和b析构时,b先把data执行的分配的内存释放了一次,而后a析构时又将这块已经被释放的内存再释放一次,对同一块内存执行2次以上释放的结果是未定义的,所以这会导致内存泄漏或程序崩溃。

深拷贝就是指当拷贝的对象中有对其他资源(如堆、文件、系统等)的引用时,对象另外开辟一块新的资源,而不再对拷贝对象中有对其他资源的引用的指针或引用进行单纯的赋值。

class A
{
public:
    A(int _size):size(_size)
    {
		data = new int[size];//指针变量名 = new type[内存单元个数]
    }
    A();
    A(const A &_A):size(_A.size)
    {
		data = new int[size];//开辟了一个新的空间
    }//深拷贝
    ~A()
    {
        delete []data;
    }//析构时释放资源
private:
    int *data;
    int size;
}

int main()
{
    A a(5),b=a;
}
### 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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