C++细节 深拷贝和浅拷贝(位拷贝）

前提

在对象拷贝过程中，如果没有自定义拷贝构造函数，系统会提供一个缺省的拷贝构造函数，缺省的拷贝构造函数对于基本类型的成员变量，按字节复制，对于类类型成员变量，调用其相应类型的拷贝构造函数。

总结

• 浅拷贝：位拷贝，拷贝构造函数，赋值重载多个对象共用同一块资源，同一块资源释放多次，崩溃或者内存泄漏。

  缺省拷贝构造函数在拷贝过程中是按字节复制的，对于指针型成员变量只复制指针本身，而不复制指针所指向的目标–浅拷贝。

• 深拷贝：每个对象共同拥有自己的资源，必须显式提供拷贝构造函数和赋值运算符。

先看一个例子，

有一个学生类，数据成员时学生的人数和名字：

#include <iostream>  
using namespace std;
class Student
{
private:
	int num;
	char *name;
public:
	Student();
	~Student();
};
Student::Student()
{
	name = new char(20);
	cout << "Student" << endl;
 
}
Student::~Student()
{
	cout << "~Student " << (int)name << endl;
	delete name;
	name = NULL;
}
int main()
{
	{// 花括号让s1和s2变成局部对象，方便测试
		Student s1;
		Student s2(s1);// 复制对象
	}
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果:

执行结果：调用一次构造函数，调用两次析构函数，两个对象的指针成员所指内存相同，这会导致什么问题呢？name指针被分配一次内存，但是程序结束时该内存却被释放了两次，会导致崩溃！
这是由于编译系统在我们没有自己定义拷贝构造函数时，会在拷贝对象时调用默认拷贝构造函数，进行的是浅拷贝！即对指针name拷贝后会出现两个指针指向同一个内存空间。

这是由于编译系统在我们没有自己定义拷贝构造函数时，会在拷贝对象时调用默认拷贝构造函数，进行的是浅拷贝！即对指针name拷贝后会出现两个指针指向同一个内存空间。

所以，在对含有指针成员的对象进行拷贝时，必须要自己定义拷贝构造函数，使拷贝后的对象指针成员有自己的内存空间，即进行深拷贝，这样就避免了内存泄漏发生。

添加了自己定义拷贝构造函数的例子：

#include <iostream>  
using namespace std;
class Student
{
private:
  int num;
  char *name;
public:
  Student();
  ~Student();
  Student(const Student &s);//拷贝构造函数，const防止对象被改变
};

Student::Student()
{
  name = new char(20);
  cout << "Student" << endl;

}
Student::~Student()
{
  cout << "~Student " << (int)name << endl;
  delete name;
  name = NULL;
}
Student::Student(const Student &s)
{
  name = new char(20);
  memcpy(name, s.name, strlen(s.name));
  cout << "copy Student" << endl;
}
int main()
{
  {// 花括号让s1和s2变成局部对象，方便测试
  	Student s1;
  	Student s2(s1);// 复制对象
  }
  system("pause");
  return 0;
}

执行结果：调用一次构造函数，一次自定义拷贝构造函数，两次析构函数。两个对象的指针成员所指内存不同。
总结：浅拷贝只是对指针的拷贝，拷贝后两个指针指向同一个内存空间，深拷贝不但对指针进行拷贝，而且对指针指向的内容进行拷贝，经深拷贝后的指针是指向两个不同地址的指针。

当对象中存在指针成员时，除了在复制对象时需要考虑自定义拷贝构造函数，还应该考虑以下两种情形：

• 1.当函数的参数为对象时，实参传递给形参的实际上是实参的一个拷贝对象，系统自动通过拷贝构造函数实现；
• 2.当函数的返回值为一个对象时，该对象实际上是函数内对象的一个拷贝，用于返回函数调用处。
• 3.浅拷贝带来问题的本质在于析构函数释放多次堆内存，使用std::shared_ptr，可以完美解决这个问题。

代码总结：

浅拷贝：

深拷贝：

	String &operator=(String s)
	{
		swap(_str, s._str);
		return *this;
	}