C++中的深拷贝和浅拷贝（详解）

2020-07-13

拷贝构造函数是一种特殊的构造函数，在创建对象时，它是使用同一类中之前创建过的对象来初始化新创建的对象。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。

我们在编写程序的过程中，如果不主动编写拷贝构造函数和赋值函数，编译器将会调用默认的函数，如果类中含有指针变量，那么如果使用的默认的函数就会有错误，下面首先我们先进行简单的介绍，之后再用具体的例子来加以说明。

1.拷贝构造函数和赋值函数

拷贝构造函数，顾名思义，它是一个构造函数，所以它是在对象创建的时候被主动调用的函数，可以将
另外一个对象的变量拷贝给当前对象。赋值函数，是在对象已经存在的情况下才会进行调用。

#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;class Test {public:Test() { // 默认构造函数cout << "Test()" << endl;};Test(int v) :value(v) { // 带参数的构造函数cout << "Test(int v)" << endl;}Test(const Test& obj){ //拷贝构造函数cout << "Test(const Test& obj)" << endl;}Test& operator=(const Test& obj){cout << "Test& operator=(const Test& obj)" << endl;return *this;}~Test() { // 析构函数}private:int value;
};int main() {Test a(1);Test c = a;Test d;d = a;getchar();return 0;
}

（1）拷贝构造函数和赋值函数

Test c = a;
d = a;

这里第一个"=“时对象c还没有存在，所以这里调用的是拷贝构造函数，第二个”="时对象d已经存在了，所以调用的是赋值函数

（2）拷贝构造函数
拷贝构造函数是其它构造函数的重载函数，它的参数是const对象的引用，const比较容易理解，我们将一个对象拷贝给另外一个对象，那该对象的值我们是不希望被改变了的，另外一个原因是，添加 const 限制后，就可以将 const 对象和非 const 对象传递给形参了，因为非 const 类型可以转换为 const 类型，如果没有 const 限制，就不能将 const 对象传递给形参，因为 const 类型不能转换为非 const 类型，这就意味着，不能使用 const 对象来初始化当前对象了；那么这里我们为什么选择传递对象的引用作为函数的参数呢？一个原因是引用传参的时候，形参是实参的一个别名，也就是说它们俩其实是相同的，但是如果我们不传递引用的话，在进入函数的时候，会另外分配一块存储空间给形参使用，形参将会初始化实参的值，在函数调用结束的时候，这块存储空间将会被释放掉，如果说对象比较大的话，在这个初始化的过程中将会比较的耗时；还有一个十分重要的原因是我们在调用拷贝构造函数的时候，如果传递的是对象的话，由于要将实参的值赋给形参，将会调用拷贝构造函数进行赋值，那么就会形成一个死循环，如果您将上述拷贝构造函数中的"&"删除掉，程序将会报错。

（3）赋值函数
赋值函数用到的是运算符的重载，它的返回值是对象的引用，参数是const对象的引用。对于返回值而言，我们希望保留运算符原有的特性，考虑到a=b=c，这个赋值语句的顺序应该是a=(b=c)，所以赋值函数重载函数的返回值应该是类的对象，返回对象的引用是因为如果返回对象的话，将会把原先对象的值赋值给临时的对象，这样还会调用一次拷贝构造函数。赋值函数的参数是对象的引用，一个原因是节省时间，另外一个原因是使函数可以传递const的对象。

#include <iostream>
using namespace std;class Test {public:Test() { // 默认构造函数cout << "Test()" << endl;};Test(int v) :value(v) { // 带参数的构造函数cout << "Test(int v)" << endl;}Test(const Test& obj){ //拷贝构造函数cout << "Test(const Test& obj)" << endl;}Test operator=(const Test& obj){cout << "Test& operator=(const Test& obj)" << endl;return *this;}~Test() { // 析构函数}private:int value;
};int main() {Test a(1);Test c = a;Test d;d = c = a;getchar();return 0;
}

由于赋值函数的返回值是对象，这里在函数返回时就调用了拷贝构造函数。

2.何时调用拷贝构造函数

（1）定义一个对象时，以本类另一个对象作为初始值，发生拷贝构造。
（2）如果函数的形参是类的对象，调用函数时，将使用实参初始化形参，发生拷贝构造。
（3）如果函数的返回值是类的对象，函数执行完成返回主调函数时，将使用return语句中的对象初始化
一个临时的无名对象，传递给主调函数，发生拷贝构造。

3.浅拷贝和深拷贝

浅拷贝：如果用默认的拷贝构造函数（赋值函数）去赋值有指针类型的成员变量的对象，将会使两个对象
的指针地址也是一样的，也就是说这两个对象的指针成员变量指向的是相同的地址。
深拷贝：每个对象拥有自己的资源，此时需要显示提供拷贝构造函数和赋值函数。

如果调用了默认的拷贝构造函数（赋值函数），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，这将会使同一指针指向相同的区域，同时也会导致同一块资源被释放多次，从而造成错误。
下面的例子是显示定义的赋值函数。

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;class Test {public:Test():ptr(new char[1]) { // 带参数的构造函数cout << "Test():ptr(new char[1])" << endl;}Test operator=(const Test& obj){if (this == &obj) { // s=sreturn *this;}delete[] ptr;ptr = new char[strlen(obj.ptr) + 1];strcpy(ptr, obj.ptr);cout << "Test& operator=(const Test& obj)" << endl;return *this;}Test& operator=(const char *s){delete[] ptr;ptr = new char[strlen(s) + 1];strcpy(ptr, s);cout << "Test& operator=(const Test& obj)" << endl;return *this;}~Test() { // 析构函数delete[] ptr;}
private:char* ptr;
};int main() {Test a;a= "test";Test b;b= a;Test d;getchar();return 0;
}

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