深拷贝与浅拷贝区别

时间:2021-02-24 19:54:23

先说总结一下深拷贝浅拷贝的区别:

如果实行位拷贝,也就是把对象里的值完全复制给另一个对象,如A=B。这时,如果B中有一个成员变量指针已经申请了内存,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。

    具体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_dataobj1.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_dataobj1.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

  class String
  {
   public:
   String(const String &other); //拷贝构造函数
   private:
   char *m_data; //用于保存字符串
  };
  
  String(const String &other)
  {
   int length = strlen(other.m_data);
   m_data = new char[length + 1];
   strcpy(m_data, other.m_data);
}


 

    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:

  #include <stdio.h>
  
  class A
  {
   public:
   A() // 构造函数,p指向堆中分配的一空间
   {
   m_data = new char(100);
   printf("默认构造函数\n");
   }
   ~A() // 析构函数,释放动态分配的空间
   {
   if(m_data != NULL)
   {
   delete m_data;
   m_data = NULL;
   printf("析构函数\n");
   }
   }
   private:
   char *m_data; // 一指针成员
  };
  
  int main()
  {
   A a;
   A b(a); // 复制对象
   return 0;
  }

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:

  #include <stdio.h>
  #include <string>
  
  class A
  {
   public:
   A() // 构造函数,p指向堆中分配的一空间
   {
   m_pdata = new char(100);
   printf("默认构造函数\n");
   }
  
   A(const A& r)
   {
   m_pdata = new char(100); // 为新对象重新动态分配空间
   memcpy(m_pdata, r.m_pdata, strlen(r.m_pdata));
   printf("copy构造函数\n");
   }
  
   ~A() // 析构函数,释放动态分配的空间
   {
   if(m_pdata != NULL)
   {
   delete m_pdata;
   printf("析构函数\n");
   }
   }
  
   private:
   char *m_pdata; // 一指针成员
  };
  
  int main()
  {
   A a;
   A b(a); // 复制对象
   return 0;
  }


 

    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:

  #include <iostream>
  #include <errno.h>
  #include <vector>
  #include <stdio.h>
  
  using namespace std;
  
  /*存储记录信息的结构体*/
  typedef struct _RECODER_VALUE_STRU
  {
   int Id;
   int Age;
  }RECODER_VALUE_STRU;
  
  class recorder
  {
   public:
   recorder()
   {
   m_stru_RecValue.Id = -1;
   m_stru_RecValue.Age = -1;
   m_pRecValue = &m_stru_RecValue;
  
   m_paddr = new char[100];
   memset(m_paddr,0x00 ,100);
  
   printf("默认 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x,\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecVa
  lue, m_paddr);
   }
  
   //拷贝构造函数
  /* recorder(const recorder &recorder)
   {
   m_stru_RecValue.Id = -1;
   m_stru_RecValue.Age = -1;
   m_stru_RecValue = recorder.m_stru_RecValue;
   m_pRecValue = &m_stru_RecValue;
  
   m_paddr = new char[100];
   memset(m_paddr, 0x00 ,100);
   memcpy(m_paddr, recorder.m_paddr, strlen(recorder.m_paddr));
  
   printf("拷贝 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n",&m_stru_RecValue, m_pRecValu
  e, m_paddr);
   }
  */
   //构造函数
   recorder(int iId, int iAge)
   {
   m_stru_RecValue.Id = iId;
   m_stru_RecValue.Age = iAge;
   m_pRecValue = &m_stru_RecValue;
  
   m_paddr = new char[100];
   memset(m_paddr, 0x00 ,100);
   memcpy(m_paddr, &iAge, sizeof(int));
  
   printf("construct recorder->&m_stru_RecValue: %x \t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecValue,
  m_paddr);
   }
  
   ~recorder()
   {
   // cout<<"recorder 析构"<<endl;
   /*if(m_paddr != NULL)
   {
   delete m_paddr;
   m_paddr =NULL;
   }*/
   }
  
   public:
   RECODER_VALUE_STRU m_stru_RecValue;//存储记录信息的结构体
   void* m_pRecValue;//每条记录的值
   char *m_paddr;
  };
  
  int main()
  {
   cout <<"测试默认构造函数"<<endl<<endl;
   recorder btest;
   recorder btest1(btest);
  
   printf("非参:btest ->&m_stru_RecValue: %x\t addr: %x\t m_paddr: %x\n", &btest.m_stru_RecValue, btest.m_pRecValue, btest.m_paddr);
   printf("非参:btest1->&m_stru_RecValue: %x\t addr: %x\t m_paddr: %x\n", &btest1.m_stru_RecValue, btest1.m_pRecValue, btest1.m_paddr);
  
  
   cout << endl<<"测试带参数的构造函数"<<endl<<endl;
  
  
   recorder btest2(1, 100);
   recorder btest3(btest2);
   printf("带参:btest2->m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t, m_paddr: %x\n", &btest2.m_stru_RecValue, btest2.m_pRecValue, btest2.m_
  paddr);
   printf("带参:btest3->m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t, m_paddr: %x\n", &btest3.m_stru_RecValue, btest3.m_pRecValue, btest3.m_
  paddr);
  
  
   return 0;
  }

对比结果:

注释掉自定义拷贝构造函数,运行结果:

测试默认构造函数

默认 construct recorder->&m_stru_RecValue: ddbb8de0,     m_pRecValue: ddbb8de0   m_paddr: 1b8a0010

非参:btest ->&m_stru_RecValue: ddbb8de0         addr: ddbb8de0  m_paddr: 1b8a0010

非参:btest1->&m_stru_RecValue: ddbb8dc0         addr: ddbb8de0  m_paddr: 1b8a0010

测试带参数的构造函数

construct recorder->&m_stru_RecValue: ddbb8da0   m_pRecValue: ddbb8da0   m_paddr: 1b8a0080

带参:btest2->m_stru_RecValue: ddbb8da0  m_pRecValue: ddbb8da0  , m_paddr: 1b8a0080

带参:btest3->m_stru_RecValue: ddbb8d80  m_pRecValue: ddbb8da0  , m_paddr: 1b8a0080

默认拷贝构造函数结果分析:

通过结果可以看出,当成员变量为指针变量的时候,指针成员变量指向的地址都是同一个地址,无论是申请空间的成员变量m_pRecValue,和仅仅作为指针赋值的成员变量m_paddr;结构体的地址是变化的,除了指针浅拷贝与深拷贝没什么区别。

打开自定义拷贝构造函数,运行结果:

测试默认构造函数

默认 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9e20,     m_pRecValue: 58bb9e20   m_paddr: 7a2c010

拷贝 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9e00      m_pRecValue: 58bb9e00   m_paddr: 7a2c080

非参:btest ->&m_stru_RecValue: 58bb9e20         addr: 58bb9e20  m_paddr: 7a2c010

非参:btest1->&m_stru_RecValue: 58bb9e00         addr: 58bb9e00  m_paddr: 7a2c080

测试带参数的构造函数

construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9de0   m_pRecValue: 58bb9de0   m_paddr: 7a2c0f0

拷贝 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9dc0      m_pRecValue: 58bb9dc0   m_paddr: 7a2c160

带参:btest2->m_stru_RecValue: 58bb9de0  m_pRecValue: 58bb9de0  , m_paddr: 7a2c0f0

带参:btest3->m_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  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:

  Calss A
  {
  Public:
  X(const X&);//const拷贝构造
  X(X &);//非const拷贝构造
  X(X& , int iData);
  }