C++的浅拷贝与深拷贝
C++的浅拷贝与深拷贝
C++中的深拷贝和浅拷贝是编程中非常重要的概念，特别是在处理包含指针的类时。本文将通过对比浅拷贝和深拷贝的差异，结合具体的代码实例，详细解释它们在实际编程中的应用和注意事项。
前言
C++中有两种拷贝：深拷贝和浅拷贝。如果想要运用好拷贝函数，就必须清楚深拷贝与浅拷贝的区别。
预浅谈：
假设我们在生活中有一个装满书的书架，浅拷贝就像是只抄下了这个书架的位置和外观，并没有复制里面的书。如果原书架上的书被修改了，通过浅拷贝得到的书架也会看到同样的变化，因为它们其实指向的是同一堆书。在C++里，浅拷贝就是简单地复制对象的指针成员，而不复制指针所指向的内存空间。例如有一个类，里面包含一个指向动态分配数组的指针。当进行浅拷贝时，只是复制了这个指针的值，新对象和原对象的指针指向同一块内存区域。
而深拷贝就好比我们根据原书架的内容，一本一本地把书复制到一个新的书架上，这两个书架之间没有直接的联系。在C++中，深拷贝是为对象的指针成员所指向的内存空间重新分配内存，并将原对象指针所指向的数据复制到新分配的内存中。这样，当原对象中的数据改变时，深拷贝出来的对象不会受到影响，因为它们的数据存储在不同的内存空间里。
一、区别
在未定义拷贝构造函数的情况下，系统会调用默认的拷贝函数——即浅拷贝（不用自己构造），它能够完成成员的简单的值的拷贝一一复制。当数据成员中没有指针时，浅拷贝是可行的；但当数据成员中有指针时，如果采用简单的浅拷贝，则两类中的两个指针将指向同一个地址（同一个堆区），当对象快结束时，会调用两次析构函数（析构函数也无需自己构造，但想要知道析构函数的工作可以自己构造析构函数用输出来记录），而导致指针悬挂现象，所以，此时，必须采用深拷贝。
深拷贝与浅拷贝的区别就在于深拷贝会在堆内存中另外申请空间来储存数据（新的堆区空间进行拷贝），从而也就解决了指针悬挂的问题。简而言之，当数据成员中有指针时，必须要用深拷贝。
二、浅拷贝
1.简单描述
同一类型的对象之间可以赋值，使得两个对象的成员变量的值相同，两个对象仍然是独立的两个对象，这种情况被称为浅拷贝。
一般情况下，浅拷贝没有任何副作用，但是当类中有指针，并且指针指向动态分配的内存空间，析构函数做了动态内存释放的处理，会导致内存问题。
2.代码实例
无自己构造的拷贝函数即无深拷贝构造函数：
析构函数是用来检验浅拷贝不能简单拷贝指针指向的堆区空间内容。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
Person()
{}
//初始化属性
Person(const char* name, int age)
{
Name = (char*)malloc(strlen(name) + 1);
}
//拷贝构造 系统会提供默认拷贝构造，而且是简单的值的拷贝即浅拷贝
//析构调用
~Person()
{
cout << "析构函数的调用" << endl;
if (Name != NULL)
{
free(Name);
Name = NULL;
}
}
//姓名
char* Name;
//年龄
int Age;
};
void test01()
{
Person p1("光头强", 10);
Person p2(p1);//调用拷贝构造
}
int main(void)
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
运行结果会崩掉，原因就是：系统会提供一个默认的简单值的拷贝即浅拷贝，实例代码中的p1.Age会被正常拷贝（浅拷贝），而指针p1对象中的Name和（浅）拷贝p1后的p2中的Name指向同一个堆区空间，因此析构函数会析构两回这个同一堆区空间而崩溃。p1对象中的Age进行拷贝是浅拷贝，p1对象中的指针*Name进行拷贝是深拷贝。
见下图：（指针指向同一堆区空间）
三.深拷贝
1.简单描述
当类中有指针，并且此指针有动态分配空间，析构函数做了释放处理，往往需要自定义拷贝构造函数，自行给指针动态分配空间，深拷贝。
2.代码实例
上述示例代码加上拷贝构造函数即可实现深拷贝：
//增加拷贝构造函数 深拷贝
Person(const Person& p)
{
Age = p.Age;
Name = (char*)malloc(strlen(p.Name) + 1);//新建一个堆区空间
strcpy(Name, p.Name);
}
见下图：（深拷贝新建了一个堆区空间）
运行结果是进行两次析构
四.完整代码
深拷贝与浅拷贝的实现
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
class Person
{
public:
Person()
{}
//初始化属性
Person(const char* name, int age)
{
Name = (char*)malloc(strlen(name) + 1);
}
//拷贝构造 系统会提供默认拷贝构造，而且是简单的值的拷贝即浅拷贝
//增加拷贝构造函数
Person(const Person& p)
{
Age = p.Age;
Name = (char*)malloc(strlen(p.Name) + 1);
strcpy(Name, p.Name);
}
//析构调用
~Person()
{
cout << "析构函数的调用" << endl;
if (Name != NULL)
{
free(Name);
Name = NULL;
}
}
//姓名
char* Name;
//年龄
int Age;
};
void test01()
{
Person p1("光头强", 10);
Person p2(p1);//调用拷贝构造
}
int main(void)
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
五.运行结果
总结
深拷贝和浅拷贝的区别是在对象状态中包含其它对象的引用的时候，深拷贝的实现需要构造拷贝函数新建一个堆区空间在进行拷贝，浅拷贝直接拷贝即可（简单的值的拷贝）。