C++中淺拷貝、深拷貝、寫時拷貝的示例分析

小編給大家分享一下C++中淺拷貝、深拷貝、寫時拷貝的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

對于普通的類型來說，拷貝沒什么大不了的。

int a = 0;int b = a;

不會出現任何問題。

而類對象與普通對象不同，類對象內部結構一般較為復雜，存在各種成員變量。

淺拷貝

首先來說說我們常遇到的淺拷貝的情況。

#include <stdio.h>　class student
{public:
    student()      // 構造函數，p指向堆中分配的一空間
    {
        _name = new char(100);        printf("默認構造函數\n");
    }
    ~student()     // 析構函數，釋放動態分配的空間
    {        if (_name != NULL)
        {            delete _name;
            _name = NULL;            printf("析構函數\n");
        }
    }private:    char * _name;     // 一指針成員};int main()
{
    student a;
    student b(a);   // 復制對象
    return 0;
}

這段代碼乍看之下沒什么毛病，通過類的默認構造函數將 a 復制給 b ，但是一旦運行就會程序崩潰。
經過我的刻苦學習與鉆研，終于發現其中的問題所在。
由于我的類沒有拷貝構造函數，所以student b(a)會調用，編譯器自動生成的一個默認拷貝構造函數，該構造函數完成對象之間的位拷貝。位拷貝又稱淺拷貝。
淺拷貝：

• 淺拷貝只是拷貝了指針，并沒有創建新的空間，使得兩個指針指向同一個地址，這樣在對象塊結束，調用函數析構的時，會造成同一份資源析構2次，即delete同一塊內存2次，造成程序崩潰。

• 淺拷貝使得 a 和 b 指向同一塊內存，任何一方的變動都會影響到另一方。

• 由于 a 和 b 指向的是同一塊內存空間，當 a 釋放了后，b 指向的內存空間不復存在，所以會出現內存泄露的情況。

如何避免淺拷貝害人呢？
養成自定義拷貝構造函數的習慣，當顯式定義了拷貝構造函數后，編譯器就會調用拷貝構造函數了，為了不出現程序崩潰，請使用自定義拷貝構造函數，當然我們自己如果把代碼寫成了淺拷貝的形式，那也不是不可能的事。

深拷貝

// 使用自定制拷貝構造函數，完成深拷貝！！！class A
{public:
    A()      // 構造函數，p指向堆中分配的一空間
    {
        m_pdata = new char(100);        printf("默認構造函數\n");
    }

    A(const A& r)    // 拷貝構造函數
    {
        m_pdata = new char(100);    // 為新對象重新動態分配空間
        memcpy(m_pdata, r.m_pdata, strlen(r.m_pdata));        printf("copy構造函數\n");
    }

    ~A()     // 析構函數，釋放動態分配的空間
    {        if (m_pdata != NULL)
        {            delete m_pdata;            printf("析構函數\n");
        }
    }private:    char *m_pdata;     // 一指針成員};int main()
{
    A a;
    A b(a);   // 復制對象
    return 0;
}

在拷貝構造函數中，為 b 對象 new 了一個新的空間，這樣 a 和 b 指向的是不同的空間，只是內容一致，但是互不影響。
重復的去開辟空間和釋放空間效率是很低的，聰明的地球人決定使用寫時拷貝。

寫時拷貝

寫時拷貝：引入一個計數器，每片不同內容的空間上都再由一個計數器組成，在構造第一個類指向時，計數器初始化為1，之后每次有新的類也指向同一片空間時，計數器加 1 ；在析構時判斷該片空間對應計數器是否為1，為1則執行清理工作，大于1則計數器減 1 。如果有需要進行增刪等操作時，再拷貝空間完成，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個'\0'，+4表示多開辟一個空間存放引用計數
    {        _str += 4;//_str指向數據存放區
        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：由于計數器存放在了_str首地址-4的地址上，所以在析構時一定要注意全部釋放，避免內存泄漏。
        }
    }
public:    int& _GetCount()
    {        return *((int*)_str - 1);
    }
private:    char* _str;

};

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