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对深拷贝与浅拷贝的再次理解

phymat.nico 发布时间：2018-01-28 14:24:00 ，浏览量：1

对深拷贝与浅拷贝的再次理解

    记得11年底找工作的时候，面试时曾经遇到有面试官问的对深拷贝与浅拷贝的理解，那时候自己回来查了资料，写了篇博客，感觉自己理解了，其实理解的不深刻，最近在调试bug的时候，再次遇到深拷贝与浅拷贝，认真分析了，写写自己的心得吧。

    先说下自己的理解吧，浅拷贝，即在定义一个类A，使用类似A obj;  A obj1(obj);或者A obj1 = obj; 时候，由于没有自定义拷贝构造函数，C++编译器自动会产生一个默认的拷贝构造函数。这个默认的拷贝构造函数采用的是“位拷贝”（浅拷贝），而非“值拷贝”（深拷贝）的方式，如果类中含有指针变量，默认的拷贝构造函数必定出错。

用一句简单的话来说就是浅拷贝，只是对指针的拷贝，拷贝后两个指针指向同一个内存空间，深拷贝不但对指针进行拷贝，而且对指针指向的内容进行拷贝，经深拷贝后的指针是指向两个不同地址的指针。

 

    浅拷贝会出现什么问题呢？

假如有一个成员变量的指针，char *m_data;

其一，浅拷贝只是拷贝了指针，使得两个指针指向同一个地址，这样在对象块结束，调用函数析构的时，会造成同一份资源析构2次，即delete同一块内存2次，造成程序崩溃。

其二，浅拷贝使得obj.m_data和obj1.m_data指向同一块内存，任何一方的变动都会影响到另一方。

其三，在释放内存的时候，会造成obj1.m_data原有的内存没有被释放（这句话，刚开始我不太理解，如果没有走自定义的拷贝构造函数，申请内存空间，A obj1(obj);也不走默认构造函数，走的是默认的拷贝构造函数，何来分配空间直说，更不会造成obj1.m_data原有的内存没有被释放，这里刚开始我一直有疑问），造成内存泄露。

事实是这样的，当delete obj.m_data, obj.m_data内存被释放后，由于之前obj.m_data和obj1.m_data指向的是同一个内存空间，obj1.m_data所指的空间不能在被利用了，delete obj1.m_data也不会成功，一致已经无法操作该空间，所以导致内存泄露。

    深拷贝采用了在堆内存中申请新的空间来存储数据，这样每个可以避免指针悬挂。

    下面来看看类string的拷贝构造函数

[cpp] view plain copy
  1. 　　class String  
  2. 　　{  
  3. 　　    public:  
  4. 　　        String(const String &other);    //拷贝构造函数  
  5. 　　    private:  
  6. 　　        char *m_data;   //用于保存字符串  
  7. 　　};    
  8. 　　  
  9. 　　String(const String &other)  
  10. 　　{     
  11. 　　    int length = strlen(other.m_data);  
  12. 　　    m_data = new char[length + 1];  
  13. 　　    strcpy(m_data, other.m_data);  
  14. }   

 

    可以看到在拷贝构造函数中为成员变量申请了新的内存空间，这就使得两个对象的成员变量不指向同一个内存空间，除非你的确需要这样做，用于实现一些其他的用途。

    浅拷贝：也就是在对象复制时，只是对对象中的数据成员进行简单的赋值，如果对象中存在动态成员，即指针，浅拷贝就会出现问题，下面代码：

[cpp] view plain copy
  1. #include   
  2.   
  3. class A  
  4. {  
  5.     public:  
  6.         A()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间  
  7.         {  
  8.             m_data = new char(100);  
  9.             printf("默认构造函数\n");  
  10.         }  
  11.         ~A()     // 析构函数，释放动态分配的空间  
  12.         {  
  13.             if(m_data != NULL)  
  14.             {  
  15.                 delete m_data;  
  16.                 m_data = NULL;  
  17.                 printf("析构函数\n");  
  18.             }  
  19.         }  
  20.     private:  
  21.         char *m_data;     // 一指针成员  
  22. };  
  23.   
  24. int main()  
  25. {  
  26.     A a;  
  27.     A b(a);   // 复制对象  
  28.     return 0;  
  29. }  

运行结果：

*** glibc detected *** ./simple: double free or corruption (fasttop): 0x000000000c62a010 ***

分析：由于没有拷贝构造函数，走编译器默认的拷贝构造函数，A b(a); 进行对象析构时，会造成释放同一内存空间2次，导致内存泄露。

 

    深拷贝：对于深拷贝，针对成员变量存在指针的情况，不仅仅是简单的指针赋值，而是重新分配内存空间，如下：

[cpp] view plain copy
  1. #include   
  2. #include   
  3.   
  4. class A  
  5. {  
  6.     public:  
  7.         A()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间  
  8.         {  
  9.             m_pdata = new char(100);  
  10.             printf("默认构造函数\n");  
  11.         }  
  12.   
  13.         A(const A& r)  
  14.         {  
  15.             m_pdata = new char(100);    // 为新对象重新动态分配空间  
  16.             memcpy(m_pdata, r.m_pdata, strlen(r.m_pdata));  
  17.             printf("copy构造函数\n");  
  18.         }  
  19.   
  20.         ~A()     // 析构函数，释放动态分配的空间  
  21.         {  
  22.             if(m_pdata != NULL)  
  23.             {  
  24.                 delete m_pdata;  
  25.                 printf("析构函数\n");  
  26.             }  
  27.         }  
  28.   
  29.     private:  
  30.         char *m_pdata;     // 一指针成员  
  31. };  
  32.   
  33. int main()  
  34. {  
  35.     A a;  
  36.     A b(a);   // 复制对象  
  37.     return 0;  
  38. }  

 

    下面是我在具体的应用中使用深拷贝的情况，现在把这个demo贴出来：

[cpp] view plain copy
  1. #include   
  2. #include   
  3. #include   
  4. #include   
  5.   
  6. using namespace std;  
  7.   
  8. /*存储记录信息的结构体*/  
  9. typedef struct _RECODER_VALUE_STRU  
  10. {  
  11.         int Id;  
  12.         int Age;  
  13. }RECODER_VALUE_STRU;  
  14.   
  15. class recorder  
  16. {  
  17.         public:  
  18.                 recorder()  
  19.                 {  
  20.                         m_stru_RecValue.Id = -1;  
  21.                         m_stru_RecValue.Age = -1;  
  22.                         m_pRecValue = &m_stru_RecValue;  
  23.   
  24.                         m_paddr = new char[100];  
  25.                         memset(m_paddr,0x00 ,100);  
  26.   
  27.                         printf("默认 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x,\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecVa  
  28. lue, m_paddr);  
  29.                 }  
  30.   
  31.                 //拷贝构造函数  
  32. /*              recorder(const recorder &recorder) 
  33.                 { 
  34.                         m_stru_RecValue.Id = -1;        
  35.                         m_stru_RecValue.Age = -1; 
  36.                         m_stru_RecValue = recorder.m_stru_RecValue; 
  37.                         m_pRecValue = &m_stru_RecValue; 
  38.  
  39.                         m_paddr = new char[100]; 
  40.                         memset(m_paddr, 0x00 ,100); 
  41.                         memcpy(m_paddr, recorder.m_paddr, strlen(recorder.m_paddr)); 
  42.  
  43.                         printf("拷贝 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n",&m_stru_RecValue, m_pRecValu 
  44. e, m_paddr); 
  45.                 } 
  46. */  
  47.                 //构造函数  
  48.                 recorder(int iId, int iAge)  
  49.                 {  
  50.                         m_stru_RecValue.Id = iId;  
  51.                         m_stru_RecValue.Age = iAge;  
  52.                         m_pRecValue = &m_stru_RecValue;  
  53.   
  54.                         m_paddr = new char[100];  
  55.                         memset(m_paddr, 0x00 ,100);  
  56.                         memcpy(m_paddr, &iAge, sizeof(int));  
  57.   
  58.                         printf("construct recorder->&m_stru_RecValue: %x \t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecValue,  
  59. m_paddr);  
  60.                 }  
  61.   
  62.                 ~recorder()  
  63.                 {  
  64.                 //      coutm_stru_RecValue: 58bb9dc0  m_pRecValue: 58bb9dc0  , m_paddr: 7a2c160

    自定义深拷贝构造函数结果分析：

    从结果可以看出，所有成员变量的地址都不相同。

    其他：

    1. 有时候为了防止默认拷贝发生，可以声明一个私有的拷贝构造函数（不用写代码），这样的话，如果试图调用 A  b(a); 就调用了私有的拷贝构造函数，编译器会报错，这也是一种偷懒的做法。

    2.  一个类中可以存在多个拷贝构造函数，例如：

    [cpp] view plain copy
    1. Calss A  
    2. {  
    3. Public:  
    4. X(const X&);//const拷贝构造  
    5. X(X &);//非const拷贝构造  
    6. X(X& , int  iData);  
    7. }  

     

    暂时就先分析到这里，如果以后遇到新的关于拷贝构造的情况，会继续分析。

    如是转载，请指明原出处： http://blog.csdn.net/feitianxuxue，谢谢合作！
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