全面理解-深拷贝与浅拷贝

全面理解-深拷贝与浅拷贝

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/HL_LOVE_C/article/details/145699198

在C++开发中，深拷贝和浅拷贝是两个非常重要的概念，它们直接影响着程序的内存管理和运行安全。本文将通过对比分析，帮助读者全面理解深拷贝与浅拷贝的区别、应用场景以及正确的实现方法。

在 C++ 中，深拷贝（Deep Copy） 和 浅拷贝（Shallow Copy） 是两种完全不同的对象拷贝策略，主要区别在于对指针和动态分配资源的处理方式。正确理解二者的区别是避免内存泄漏、悬空指针和程序崩溃的关键。

一、核心区别

二、示例解析

1. 浅拷贝的陷阱

class ShallowArray {
public:
    int* data;
    size_t size;
    
    ShallowArray(size_t n) : size(n), data(new int[n]) {}
    ~ShallowArray() { delete[] data; }
};

int main() {
    ShallowArray arr1(5);
    ShallowArray arr2 = arr1; // 默认浅拷贝（复制指针）
    
    // 析构时 arr1 和 arr2 的 data 指向同一内存，导致双重释放！
}

2. 深拷贝的实现

class DeepArray {
public:
    int* data;
    size_t size;
    
    DeepArray(size_t n) : size(n), data(new int[n]) {}
    
    // 深拷贝构造函数
    DeepArray(const DeepArray& other) : size(other.size), data(new int[other.size]) {
        std::copy(other.data, other.data + size, data);
    }
    
    // 深拷贝赋值运算符
    DeepArray& operator=(const DeepArray& other) {
        if (this != &other) {
            delete[] data;
            size = other.size;
            data = new int[size];
            std::copy(other.data, other.data + size, data);
        }
        return *this;
    }
    
    ~DeepArray() { delete[] data; }
};

int main() {
    DeepArray arr1(5);
    DeepArray arr2 = arr1; // 深拷贝，独立内存
    // 安全析构
}

三、深拷贝的必要性

当对象包含以下资源时 必须使用深拷贝：

1. 动态分配的内存（new/malloc申请）
2. 文件句柄（需独立打开/关闭）
3. 网络连接（需独立管理）
4. 线程锁（避免多个对象共享同一锁）

四、如何正确实现深拷贝

1. 拷贝构造函数

// 深拷贝构造函数
ClassName(const ClassName& other) {
    // 分配新资源
    resource = new ResourceType(*other.resource); 
    // 或拷贝数据
    std::memcpy(data, other.data, size);
}

2. 赋值运算符

ClassName& operator=(const ClassName& other) {
    if (this != &other) { // 处理自我赋值
        // 释放旧资源
        delete resource;
        // 分配新资源并拷贝数据
        resource = new ResourceType(*other.resource);
    }
    return *this;
}

五、浅拷贝的合理使用场景

以下情况 浅拷贝是安全的：

1. 对象仅包含基本数据类型（int、double等）
2. 对象包含指针但 不拥有所有权（如观察者指针）
3. 明确需要共享数据（需配合引用计数或智能指针）

六、现代 C++ 的替代方案

1. 使用智能指针

• std::unique_ptr：禁止拷贝，强制移动语义（隐式深拷贝替代）
• std::shared_ptr：共享所有权，引用计数自动管理资源

class SafeArray {
    std::unique_ptr<int[]> data; // 自动管理内存
    size_t size;
public:
    SafeArray(size_t n) : size(n), data(std::make_unique<int[]>(n)) {}
    // 默认禁用拷贝（需深拷贝时手动实现）
};

2. 使用容器类

• std::vector、std::string等标准容器已实现深拷贝

std::vector<int> v1 = {1, 2, 3};
std::vector<int> v2 = v1; // 自动深拷贝

七、总结

核心原则：

• 若对象管理资源（如动态内存），必须实现深拷贝。
• 优先使用智能指针和标准容器，减少手动内存管理。