对深拷贝与浅拷贝的再次理解

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 plaincopy

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 plaincopy

1. #include <stdio.h>  
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 plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <string>  
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 plaincopy

1. #include <iostream>  
2. #include <errno.h>  
3. #include <vector>  
4. #include <stdio.h>  
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.                 //      cout<<"recorder 析构"<<endl;  
65.                         /*if(m_paddr != NULL) 
66.                         { 
67.                                 delete m_paddr; 
68.                                 m_paddr =NULL; 
69.                         }*/  
70.                 }  
71.   
72.         public:  
73.                 RECODER_VALUE_STRU m_stru_RecValue;//存储记录信息的结构体   
74.                 void* m_pRecValue;//每条记录的值  
75.                 char *m_paddr;  
76. };  
77.   
78. int main()  
79. {  
80.         cout <<"测试默认构造函数"<<endl<<endl;  
81.         recorder btest;  
82.         recorder btest1(btest);  
83.   
84.         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);  
85.         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);  
86.   
87.   
88.         cout << endl<<"测试带参数的构造函数"<<endl<<endl;  
89.   
90.   
91.         recorder btest2(1, 100);  
92.         recorder btest3(btest2);  
93.         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_  
94. paddr);  
95.         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_  
96. paddr);  
97.   
98.   
99.         return 0;  
100. }  

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 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 plaincopy

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！