C++复习（五）：浅拷贝和深拷贝

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