C++中浅拷贝、深拷贝、写时拷贝的示例分析

小编给大家分享一下C++中浅拷贝、深拷贝、写时拷贝的示例分析,相信大部分人都还不怎么了解,因此分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后大有收获,下面让我们一起去了解一下吧!

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对于普通的类型来说,拷贝没什么大不了的。

int a = 0;int b = a;

不会出现任何问题。

而类对象与普通对象不同,类对象内部结构一般较为复杂,存在各种成员变量。

浅拷贝

首先来说说我们常遇到的浅拷贝的情况。

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

这段代码乍看之下没什么毛病,通过类的默认构造函数将 a 复制给 b ,但是一旦运行就会程序崩溃
经过我的刻苦学习与钻研,终于发现其中的问题所在。
由于我的类没有拷贝构造函数,所以student b(a)会调用,编译器自动生成的一个默认拷贝构造函数,该构造函数完成对象之间的位拷贝。位拷贝又称浅拷贝
浅拷贝

  • 浅拷贝只是拷贝了指针,并没有创建新的空间,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。

  • 浅拷贝使得 a 和 b 指向同一块内存,任何一方的变动都会影响到另一方。

  • 由于 a 和 b 指向的是同一块内存空间,当 a 释放了后,b 指向的内存空间不复存在,所以会出现内存泄露的情况。

如何避免浅拷贝害人呢?
养成自定义拷贝构造函数的习惯,当显式定义了拷贝构造函数后,编译器就会调用拷贝构造函数了,为了不出现程序崩溃,请使用自定义拷贝构造函数,当然我们自己如果把代码写成了浅拷贝的形式,那也不是不可能的事。

深拷贝

// 使用自定制拷贝构造函数,完成深拷贝!!!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)    // 拷贝构造函数
    {
        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;
}

在拷贝构造函数中,为 b 对象 new 了一个新的空间,这样 a 和 b 指向的是不同的空间,只是内容一致,但是互不影响。
重复的去开辟空间和释放空间效率是很低的,聪明的地球人决定使用写时拷贝。

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 1 ;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则计数器减 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。

class String
{
public:
    String(const char* str = "")
        :_str(new char[strlen(str) + 1 + 4])//+1表示字符串后面要放一个'\0',+4表示多开辟一个空间存放引用计数
    {        _str += 4;//_str指向数据存放区
        strcpy(_str, str);        _GetCount() = 1;
    }
    String(const String& s)
        :_str(s._str)
    {        _GetCount()++;
    }
    String& operator=(String& s)
    {        if (this != &s)
        {            if (--_GetCount() == 0)
            {
                delete[](_str - 4);
            }
            ++s._GetCount();            _str = s._str;
        }        return *this;
    }
    ~String()
    {        if (--_GetCount() == 0)
        {
            delete[](_str - 4); // 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。
        }
    }
public:    int& _GetCount()
    {        return *((int*)_str - 1);
    }
private:    char* _str;

};

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