c++深浅拷贝&写时拷贝实现

时间：2022-01-17 19:48:16

一：浅拷贝&深拷贝

浅拷贝：在拷贝构造的时候，直接将原内容的地址交给要拷贝的类，两个类共同指向一片空间。但是存在很大的缺陷：①一旦对s2进行操作，s1的内容也会改变；②析构时先析构s2，再析构s1，但是由于s1,s2指向同一片空间，会导致一片空间的二次析构导致出错。

深拷贝：通过开辟和源空间大小相同的空间并将内容拷贝下来再进行操作。不论是否对s2进行操作，都会拷贝一片相同大小的空间以及内容下来。

图示如下：

c++深浅拷贝&写时拷贝实现

深拷贝实现如下：

#include <iostream>
using namespace std;


class String
{
public:
    String(char* str = "")
        :_str(new char[strlen(str)+1])
    {
strcpy(_str, str);
    }

//传统写法，开辟空间
    String(const String& s)
    {
        _str = new(char[strlen(s._str) + 1]);
strcpy(_str, s._str);
    }

//现代写法，利用构造函数
//String(const String& s)
// :_str(NULL)
//{
// String tmp(s._str);
// swap(_str, tmp._str);
//}

//****************赋值运算符重载**************
//String& operator=(const String& s)
//{
// if (this != &s)
// {
// delete[] _str;
// _str = new char[strlen(s._str) + 1];
// strcpy(_str, s._str);
// }
// return *this;
//}

//****************赋值运算符重载**************
    String& operator=(String& s)
    {
        swap(_str, s._str);
return *this;
    }

//***************析构函数********************
    ~String()
    {
if (_str)
        {
delete[] _str;
        }
    }

private:
char* _str;
};

二：写时拷贝

写时拷贝：引入一个计数器，每片不同内容的空间上都再由一个计数器组成，在构造第一个类指向时，计数器初始化为1，之后每次有新的类也指向同一片空间时，计数器加价；在析构时判断该片空间对应计数器是否为1，为1则执行清理工作，大于1则计数器-1。如果有需要进行增删等操作时，再拷贝空间完成，有利于提高效率。

写法一：

#include <iostream>
using namespace std;

class String
{
public:
    String(char* str = "")
        :_str(new char[strlen(str)]+1)
        , _refCount(new int(1))
    {
strcpy(_str, str);
    }

    String(const String& str)
        : _str(str._str)
        ,_refCount(str._refCount)
    {
        (*_refCount)++;
    }

    ~String()
    {
        release();
    }

    String& operator= (const String& s)
    {
if (_str != s._str)
        {
            release();
            _refCount = s._refCount;
            (*_refCount)++;
            _str = s._str;
        }
return *this;
    }

void release()
    {
if ((*--_refCount) == 0)
        {
delete[] _str;
delete _refCount;
        }
    }

private:
char* _str;
int* _refCount;
};

缺点：每构造一个新类，就会多开四个字节，会导致空间中有许多的内存碎片。

第二种：

class String
{
public:
    String(char* str = "")
        :_str(new char[strlen(str)+1+4])
    {
        *(int*)_str = 1;
_str += 4;
        strcpy(_str, str);
    }

    String(const String& s)
        :_str(s._str)
    {
        ++GetCount();
    }

    ~String()
    {
        release();
    }

    String& operator=(const String& s)
    {
if (this != &s)
        {
            realease();
_str = s._str;
            GetCount()++;
        }
return *this;
    }

    void release()
    {
if (--GetCount() == 0)
        {
_str -= 4;
            delete[] _str;      
        }
    }

int& GetCount()
    {
return *((int*)_str - 1);
    }

private:
char* _str;
};

注意：由于计数器存放在了_str首地址-4的地址上，所以在析构时一定要注意全部释放，避免内存泄漏。

图示如下：

c++深浅拷贝&写时拷贝实现

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