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C++如何在语法中实现深拷贝和浅拷贝

P粉602998670

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发布时间:2025-09-08 08:52:01

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来源于php中文网

原创

深拷贝需手动实现拷贝构造函数和赋值操作符,为指针成员分配独立内存并复制数据,避免多对象共享同一内存导致的释放错误;浅拷贝仅复制指针值,是默认行为,易引发野指针和重复释放;现代C++推荐使用string、vector等RAII容器自动实现深拷贝,简化内存管理。

c++如何在语法中实现深拷贝和浅拷贝

在C++中,深拷贝和浅拷贝主要与对象中指针成员的复制方式有关。默认的拷贝构造函数和赋值操作符执行的是浅拷贝,这在涉及动态内存时可能导致问题。要实现深拷贝,需要手动定义拷贝构造函数和赋值操作符。

浅拷贝:默认行为

当类包含指针成员时,编译器自动生成的拷贝构造函数和赋值操作符只会复制指针的值(即地址),而不是它指向的数据。这称为浅拷贝。

问题:多个对象指向同一块内存,一个对象释放后,其他对象的指针就变成野指针。

例如:


class String {
private:
    char* data;
public:
    String(const char* str) {
        data = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(data, str);
    }
    // 编译器生成的拷贝构造函数是浅拷贝
};

如果使用默认拷贝:

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String s1("hello");
String s2 = s1; // 浅拷贝,s1 和 s2 的 data 指向同一内存

当 s1 或 s2 析构时,同一块内存会被释放两次,导致未定义行为。

深拷贝:手动实现

为了安全复制指针所指向的内容,必须实现深拷贝——为新对象分配独立内存,并复制数据。

需要手动定义:

  • 拷贝构造函数
  • 赋值操作符
  • 析构函数(RAII 原则)

这被称为“三法则”。

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示例:


class String {
private:
    char* data;
public:
    String(const char* str = "") {
        data = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(data, str);
    }
// 拷贝构造函数:深拷贝
String(const String& other) {
    data = new char[strlen(other.data) + 1];
    strcpy(data, other.data);
}

// 赋值操作符:深拷贝,注意自我赋值
String& operator=(const String& other) {
    if (this != &other) {  // 防止自赋值
        delete[] data;  // 释放原内存
        data = new char[strlen(other.data) + 1];
        strcpy(data, other.data);
    }
    return *this;
}

// 析构函数
~String() {
    delete[] data;
}

};

现在 s2 = s1 会创建独立副本,互不影响。

现代C++中的简化方法

使用标准库容器(如 std::string、std::vector)可以自动管理内存,避免手动实现深拷贝。

例如:


class Person {
    std::string name;  // 自动深拷贝
    std::vector scores;
public:
    Person(const std::string& n) : name(n) {}
    // 无需手动定义拷贝构造、赋值、析构
};

std::string 的拷贝构造函数已经实现了深拷贝,编译器生成的默认函数即可正确工作。

总结

深拷贝通过为指针成员分配新内存并复制内容来实现,需手动编写拷贝构造函数和赋值操作符。浅拷贝只复制指针本身,是默认行为,容易引发内存错误。优先使用 RAII 类型(如 string、vector)可自动处理深拷贝,减少错误。

基本上就这些。

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