【C++】浅拷贝和深拷贝（String类）

深拷贝与浅拷贝

简单的来说，【浅拷贝】是增加了一个指针，指向原来已经存在的内存。而【深拷贝】是增加了一个指针，并新开辟了一块空间

让指针指向这块新开辟的空间。

【浅拷贝】在多个对象指向一块空间的时候，释放一个空间会导致其他对象所使用的空间也被释放了，再次释放便会出现错误

浅拷贝

为了形象化说明什么是深拷贝和浅拷贝，我们就先写一个String类

类里面包含【构造函数】，【拷贝构造函数】，【赋值运算符重载】，以及【析构函数】和【输出操作符“<<”的重载】

class String
{
public:
String(const char *pStr = "")
{
if(NULL == pStr)
{
pstr = new char[1];
*pstr = '\0';
}
else
{
pstr = new char[strlen(pStr)+1];//加1,某位是'\0'
strcpy(pstr,pStr);//用拷贝字符串的函数 
}
}

String(const String &s)
:pstr(s.pstr)//浅拷贝的问题，指向同一块空间，可能造成释放的错误 ，这是浅拷贝的缺点 
{}

String& operator=(const String&s)
{
if(this != &s)
{
delete[] pstr;//将原来所指向的空间释放 
pstr = s.pstr;//让pstr重新指向s的pstr所指向的空间（也会导致错误） 
} 
return *this;
}

~String()
{
if(NULL != pstr)
{
delete[] pstr;//释放指针所指向的内容 
pstr = NULL;//将指针置为空
} 
} 
friend ostream&operator<<(ostream & _cout,const String &s)
{
_cout<<s.pstr;
return _cout;
}
private:
char *pstr;
};

经过测试之后，在某种情况下是可以正常运行的，在特定情况下是不可以正常的运行的

举一个不能正常运行的例子

int main()
{
String s1("sss");
String s2(s1);
String s3(NULL);
s3 = s1;
cout<<s1<<endl;
cout<<s2<<endl;
cout<<s3<<endl;
return 0;
}

在该例子中，我们有三个String类的对象，s1调用 【构造函数】存入字符"sss"

s2调用【拷贝构造函数】来利用s1进行初始化，s3则用【赋值运算符】来进行初始化

黑框框里输出了三个“sss”

然而！

这是为什么呢？

通过监视，我们发现他们指向的都是同一块空间，因为地址都是【0x01044570】

在让我们看看【析构函数】

~String()
{
if (pstr != NULL)
{
delete[] pstr;
pstr = NULL;
}
}

当我们释放s3的时候，可以正常释放

然而当释放s2的时候，由于【s3已经释放过了】，所以s2所指向的这段空间已经不属于s1或者s2了

此时我们调用delete释放的时候，必然会崩溃（毕竟人家本来就不属于你呀）

深拷贝

深拷贝以及深浅拷贝的对比

深拷贝和浅拷贝的不同之处，仅仅在于修改了下【拷贝构造函数】，以及【赋值运算符的重载】

String(const String &s)
:pstr(new char[strlen(s.pstr)+1])
{
strcpy(pstr,s.pstr); 
}

String& operator=(const String &s)
{
if(this != &s)
{
char* tmp = new char[strlen(s.pstr)+1];//动态开辟一个临时变量，然后将pstr指向这一个新的临时变量里
delete[] pstr;//将原来的空间进行释放
strcpy(tmp,s.pstr);//将s.pstr里的内容复制到临时变量中
pstr = tmp;//pstr指向临时变量的这段空间
}
return *this;
}

对比一下浅拷贝的【拷贝构造函数】和【赋值运算符重载】

String(const String &s)
:pstr(s.pstr)//浅拷贝的问题，指向同一块空间，可能造成释放的错误 ，这是浅拷贝的缺点 
{}

String& operator=(const String&s)
{
if(this != &s)
{
delete[] pstr;//将原来所指向的空间释放 
pstr = s.pstr;//让pstr重新指向s的pstr所指向的空间（也会导致错误） 
} 
return *this;
}

深拷贝完整版

class String
{
public:
String(const char* pStr = "")
{
cout<<"String()"<<endl;
if(NULL == pStr)
{
pstr = new char[1];
*pstr = '\0';
}
else
{
pstr = new char[strlen(pStr)+1];
strcpy(pstr,pStr); 
}
}
String(const String &s)
:pstr(new char[strlen(s.pstr)+1])
{
strcpy(pstr,s.pstr); 
}

String& operator=(const String &s)
{
if(this != &s)
{
char* tmp = new char[strlen(s.pstr)+1];//pstr;
delete[] pstr;
strcpy(tmp,s.pstr);
pstr = tmp;
}
return *this;
}

~String()
{
if(NULL != pstr)
{
delete[] pstr;
pstr = NULL;
}
}
private:
char *pstr;
};

除此之外，我们可以简化一下深拷贝的【拷贝构造函数】，【赋值运算符重载】

<span style="color:#000000;">String(const String& s)
:_ptr(NULL)
{
String temp(s._ptr);
std::swap(_ptr, temp._ptr);
}
</span>

在【拷贝构造函数】里用s定义临时变量，临时变量会自动调用构造函数开辟空间

然后用swap这个函数交换两个变量之间的内容

原来的内容在temp,并且出了【拷贝构造函数】就销毁了，避免了内存泄漏

String& operator=(const String& s)
{
if (this != &s)
{
String temp(s);
swap(_ptr, temp._ptr);
}
return *this;
}

String& operator=(const String& s){if(this != &s){String temp(s._ptr);swap(_ptr,temp._ptr);}return *this;}

String& operator=(String temp){swap(_ptr,temp._ptr);return *this;}

在 【赋值运算符重载】里，也可以用到类似的方法。在第三个方法里，直接传入一个临时变量，连if判断都可以省去了

总结

【浅拷贝】只是增加了一个指针，指向已存在对象的内存。

【深拷贝】是增加了一个指针，并新开辟了一块空间，让指针指向这块新开辟的空间。

【浅拷贝】在多个对象指向一块空间的时候，释放一个空间会导致其他对象所使用的空间也被释放了，再次释放便会出现错误