对深拷贝与浅拷贝的再次理解

记得11年底找工作的时候，面试时曾经遇到有面试官问的对深拷贝与浅拷贝的理解，那时候自己回来查了资料，写了篇博客，感觉自己理解了，其实理解的不深刻，最近在调试bug的时候，再次遇到深拷贝与浅拷贝，认真分析了，写写自己的心得吧。
先说下自己的理解吧，浅拷贝，即在定义一个类A，使用类似A obj; A obj1(obj);或者A obj1 = obj; 时候，由于没有自定义拷贝构造函数，C++编译器自动会产生一个默认的拷贝构造函数。这个默认的拷贝构造函数采用的是“位拷贝”（浅拷贝），而非“值拷贝”（深拷贝）的方式，如果类中含有指针变量，默认的拷贝构造函数必定出错。

用一句简单的话来说就是浅拷贝，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。



浅拷贝会出现什么问题呢？

假如有一个成员变量的指针，char *m_data;

其一，浅拷贝只是拷贝了指针，使得两个指针指向同一个地址，这样在对象块结束，调用函数析构的时，会造成同一份资源析构2次，即delete同一块内存2次，造成程序崩溃。

其二，浅拷贝使得obj.m_data和obj1.m_data指向同一块内存，任何一方的变动都会影响到另一方。

其三，在释放内存的时候，会造成obj1.m_data原有的内存没有被释放（这句话，刚开始我不太理解，如果没有走自定义的拷贝构造函数，申请内存空间，A obj1(obj);也不走默认构造函数，走的是默认的拷贝构造函数，何来分配空间直说，更不会造成obj1.m_data原有的内存没有被释放，这里刚开始我一直有疑问），造成内存泄露。

事实是这样的，当delete obj.m_data, obj.m_data内存被释放后，由于之前obj.m_data和obj1.m_data指向的是同一个内存空间，obj1.m_data所指的空间不能在被利用了，delete obj1.m_data也不会成功，一致已经无法操作该空间，所以导致内存泄露。

深拷贝采用了在堆内存中申请新的空间来存储数据，这样每个可以避免指针悬挂。

下面来看看类string的拷贝构造函数

　　class String
　　{
　　    public:
　　        String(const String &other);    //拷贝构造函数
　　    private:
　　        char *m_data;   //用于保存字符串
　　};  
　　
　　String(const String &other)
　　{   
　　    int length = strlen(other.m_data);
　　    m_data = new char[length + 1];
　　    strcpy(m_data, other.m_data);
}

可以看到在拷贝构造函数中为成员变量申请了新的内存空间，这就使得两个对象的成员变量不指向同一个内存空间，除非你的确需要这样做，用于实现一些其他的用途。

浅拷贝：也就是在对象复制时，只是对对象中的数据成员进行简单的赋值，如果对象中存在动态成员，即指针，浅拷贝就会出现问题，下面代码：

　　#include <stdio.h>
　　
　　class A
　　{
　　    public:
　　        A()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间
　　        {
　　            m_data = new char(100);
　　            printf("默认构造函数\n");
　　        }
　　        ~A()     // 析构函数，释放动态分配的空间
　　        {
　　            if(m_data != NULL)
　　            {
　　                delete m_data;
　　                m_data = NULL;
　　                printf("析构函数\n");
　　            }
　　        }
　　    private:
　　        char *m_data;     // 一指针成员
　　};
　　
　　int main()
　　{
　　    A a;
　　    A b(a);   // 复制对象
　　    return 0;
　　}

运行结果：

*** glibc detected *** ./simple: double free or corruption (fasttop): 0x000000000c62a010 ***

分析：由于没有拷贝构造函数，走编译器默认的拷贝构造函数，A b(a); 进行对象析构时，会造成释放同一内存空间2次，导致内存泄露。



深拷贝：对于深拷贝，针对成员变量存在指针的情况，不仅仅是简单的指针赋值，而是重新分配内存空间，如下：

　　#include <stdio.h>
　　#include <string>
　　
　　class A
　　{
　　    public:
　　        A()      // 构造函数，p指向堆中分配的一空间
　　        {
　　            m_pdata = new char(100);
　　            printf("默认构造函数\n");
　　        }
　　
　　        A(const A& r)
　　        {
　　            m_pdata = new char(100);    // 为新对象重新动态分配空间
　　            memcpy(m_pdata, r.m_pdata, strlen(r.m_pdata));
　　            printf("copy构造函数\n");
　　        }
　　
　　        ~A()     // 析构函数，释放动态分配的空间
　　        {
　　            if(m_pdata != NULL)
　　            {
　　                delete m_pdata;
　　                printf("析构函数\n");
　　            }
　　        }
　　
　　    private:
　　        char *m_pdata;     // 一指针成员
　　};
　　
　　int main()
　　{
　　    A a;
　　    A b(a);   // 复制对象
　　    return 0;
　　}

下面是我在具体的应用中使用深拷贝的情况，现在把这个demo贴出来：

　　#include <iostream>
　　#include <errno.h>
　　#include <vector>
　　#include <stdio.h>
　　
　　using namespace std;
　　
　　/*存储记录信息的结构体*/
　　typedef struct _RECODER_VALUE_STRU
　　{
　　        int Id;
　　        int Age;
　　}RECODER_VALUE_STRU;
　　
　　class recorder
　　{
　　        public:
　　                recorder()
　　                {
　　                        m_stru_RecValue.Id = -1;
　　                        m_stru_RecValue.Age = -1;
　　                        m_pRecValue = &m_stru_RecValue;
　　
　　                        m_paddr = new char[100];
　　                        memset(m_paddr,0x00 ,100);
　　
　　                        printf("默认 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x,\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecVa
　　lue, m_paddr);
　　                }
　　
　　                //拷贝构造函数
　　/*              recorder(const recorder &recorder)
　　                {
　　                        m_stru_RecValue.Id = -1;       
　　                        m_stru_RecValue.Age = -1;
　　                        m_stru_RecValue = recorder.m_stru_RecValue;
　　                        m_pRecValue = &m_stru_RecValue;
　　
　　                        m_paddr = new char[100];
　　                        memset(m_paddr, 0x00 ,100);
　　                        memcpy(m_paddr, recorder.m_paddr, strlen(recorder.m_paddr));
　　
　　                        printf("拷贝 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n",&m_stru_RecValue, m_pRecValu
　　e, m_paddr);
　　                }
　　*/
　　                //构造函数
　　                recorder(int iId, int iAge)
　　                {
　　                        m_stru_RecValue.Id = iId;
　　                        m_stru_RecValue.Age = iAge;
　　                        m_pRecValue = &m_stru_RecValue;
　　
　　                        m_paddr = new char[100];
　　                        memset(m_paddr, 0x00 ,100);
　　                        memcpy(m_paddr, &iAge, sizeof(int));
　　
　　                        printf("construct recorder->&m_stru_RecValue: %x \t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecValue,
　　m_paddr);
　　                }
　　
　　                ~recorder()
　　                {
　　                //      cout<<"recorder 析构"<<endl;
　　                        /*if(m_paddr != NULL)
　　                        {
　　                                delete m_paddr;
　　                                m_paddr =NULL;
　　                        }*/
　　                }
　　
　　        public:
　　                RECODER_VALUE_STRU m_stru_RecValue;//存储记录信息的结构体 
　　                void* m_pRecValue;//每条记录的值
　　                char *m_paddr;
　　};
　　
　　int main()
　　{
　　        cout <<"测试默认构造函数"<<endl<<endl;
　　        recorder btest;
　　        recorder btest1(btest);
　　
　　        printf("非参：btest ->&m_stru_RecValue: %x\t addr: %x\t m_paddr: %x\n",  &btest.m_stru_RecValue, btest.m_pRecValue,  btest.m_paddr);
　　        printf("非参：btest1->&m_stru_RecValue: %x\t addr: %x\t m_paddr: %x\n", &btest1.m_stru_RecValue, btest1.m_pRecValue, btest1.m_paddr);
　　
　　
　　        cout << endl<<"测试带参数的构造函数"<<endl<<endl;
　　
　　
　　        recorder btest2(1, 100);
　　        recorder btest3(btest2);
　　        printf("带参：btest2->m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t, m_paddr: %x\n", &btest2.m_stru_RecValue, btest2.m_pRecValue, btest2.m_
　　paddr);
　　        printf("带参：btest3->m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t, m_paddr: %x\n", &btest3.m_stru_RecValue, btest3.m_pRecValue, btest3.m_
　　paddr);
　　
　　
　　        return 0;
　　}

对比结果：

注释掉自定义拷贝构造函数,运行结果：

测试默认构造函数

默认 construct recorder->&m_stru_RecValue: ddbb8de0, m_pRecValue: ddbb8de0 m_paddr: 1b8a0010

非参：btest ->&m_stru_RecValue: ddbb8de0 addr: ddbb8de0 m_paddr: 1b8a0010

非参：btest1->&m_stru_RecValue: ddbb8dc0 addr: ddbb8de0 m_paddr: 1b8a0010

测试带参数的构造函数

construct recorder->&m_stru_RecValue: ddbb8da0 m_pRecValue: ddbb8da0 m_paddr: 1b8a0080

带参：btest2->m_stru_RecValue: ddbb8da0 m_pRecValue: ddbb8da0 , m_paddr: 1b8a0080

带参：btest3->m_stru_RecValue: ddbb8d80 m_pRecValue: ddbb8da0 , m_paddr: 1b8a0080

默认拷贝构造函数结果分析：

通过结果可以看出，当成员变量为指针变量的时候，指针成员变量指向的地址都是同一个地址，无论是申请空间的成员变量m_pRecValue，和仅仅作为指针赋值的成员变量m_paddr；结构体的地址是变化的，除了指针浅拷贝与深拷贝没什么区别。

打开自定义拷贝构造函数，运行结果：

测试默认构造函数

默认 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9e20, m_pRecValue: 58bb9e20 m_paddr: 7a2c010

拷贝 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9e00 m_pRecValue: 58bb9e00 m_paddr: 7a2c080

非参：btest ->&m_stru_RecValue: 58bb9e20 addr: 58bb9e20 m_paddr: 7a2c010

非参：btest1->&m_stru_RecValue: 58bb9e00 addr: 58bb9e00 m_paddr: 7a2c080

测试带参数的构造函数

construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9de0 m_pRecValue: 58bb9de0 m_paddr: 7a2c0f0

拷贝 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9dc0 m_pRecValue: 58bb9dc0 m_paddr: 7a2c160

带参：btest2->m_stru_RecValue: 58bb9de0 m_pRecValue: 58bb9de0 , m_paddr: 7a2c0f0

带参：btest3->m_stru_RecValue: 58bb9dc0 m_pRecValue: 58bb9dc0 , m_paddr: 7a2c160

自定义深拷贝构造函数结果分析：

从结果可以看出，所有成员变量的地址都不相同。

其他：

1. 有时候为了防止默认拷贝发生，可以声明一个私有的拷贝构造函数（不用写代码），这样的话，如果试图调用 A b(a); 就调用了私有的拷贝构造函数，编译器会报错，这也是一种偷懒的做法。

2. 一个类中可以存在多个拷贝构造函数，例如：

　　Calss A
　　{
　　Public:
　　X(const X&);//const拷贝构造
　　X(X &);//非const拷贝构造
　　X(X& , int  iData);
　　}

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