【C++】深拷贝和浅拷贝 ④ ( 深拷贝示例 )

一、深拷贝示例

1、浅拷贝问题

在上一篇博客 【C++】深拷贝和浅拷贝 ③ ( 浅拷贝内存分析 ) 中 , 使用了浅拷贝 , 将 原始对象 Students 赋值给了 拷贝对象 Student s2 ;

使用 C++ 编译器 生成的 默认的拷贝构造函数 进行对象赋值 , 该拷贝是 浅拷贝 ;

使用浅拷贝被出现了两个问题 :

• 浅拷贝 导致 两个对象持有相同的指针 , 修改 拷贝对象 指针指向的数据 , 原始对象 指针指向的数据也会一起修改 ;
• 析构时 , 两个对象的指针都需要释放 , 释放第二个指针时 , 该指针已经被释放 , 再重复释放一个已经被释放的指针 , 直接报错 ;

2、自己实现深拷贝

上述 浅拷贝 中 , 只拷贝指针变量 , 没有重新为新对象的指针成员 变量分配内存 , 导致后续的一系列问题 ;

如果 自己要实现深拷贝操作 , 那么需要 在 拷贝构造函数中 , 一旦遇到指针成员变量 , 立刻测量该指针分配的堆内存大小 , 然后再新的内存中保存要拷贝的数据 ;

针对要拷贝的 Student 类中的 m_name 指针类型成员变量 , 深拷贝流程如下 :

• 首先 , 获取 char* 类型指针 指向的 字符串长度 , 使用 strlen 函数测量指针指向的堆内存的大小 ;

// 获取字符串长度
int len = strlen(s.m_name);

• 然后 , 为 对象的成员变量 m_name 指针分配内存 , 注意这是为 char* 类型字符串分配内存 , 还要为字符串结尾的 ‘\0’ 字符分配内存 ;

// 为 m_name 成员分配内存 
// 注意还要为字符串结尾的 '\0' 字符分配内存
m_name = (char*)malloc(len + 1);

• 最后 , 使用 strcpy 函数 , 拷贝字符串内容 , 在 C++ 中需要添加 添加 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 宏定义 , 否则会报错 ;

// 拷贝字符串
// C++ 中使用该函数需要
// 添加 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 宏定义
if (m_name != NULL)
{
	strcpy(m_name, s.m_name);
}

自定义 深拷贝 拷贝构造函数代码示例 :

	// 拷贝构造函数
	// 执行 Student s2 = s; 代码时调用该函数
	// 自己实现 深拷贝 操作
	Student(const Student& s)
	{
		// 获取字符串长度
		int len = strlen(s.m_name);

		// 为 m_name 成员分配内存 
		// 注意还要为字符串结尾的 '\0' 字符分配内存
		m_name = (char*)malloc(len + 1);

		// 拷贝字符串
		// C++ 中使用该函数需要
		// 添加 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 宏定义
		if (m_name != NULL)
		{
			strcpy(m_name, s.m_name);
		}

		// 为 m_age 成员设置初始值
		m_age = s.m_age;

		cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
	}

二、深拷贝完整代码示例

下面的代码中 , 自定义了 深拷贝 的拷贝构造函数 ;

执行 Student s2 = s; 代码时 , 自动调用了 自定义的 深拷贝 拷贝构造函数 , 拷贝时为指针成员重新再堆内存中分配了内存空间 , 并复制了字符串数据 ;

执行如下代码 , 单独修改拷贝对象 , 不会影响到原始对象 ;

// 修改 s2 对象
strcpy(s2.m_name, "Jey");

在最后析构时 , 由于 拷贝对象 和 原始对象 的 char* m_name; 指针成员变量分别指向不同的内存空间 , 两个对象析构 , 都不会影响另外一个对象的指针成员析构 ;

完整代码示例 :

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include "iostream"
using namespace std;

class Student
{
public:

	// 有参构造函数
	Student(int age, const char* name)
	{
		// 获取字符串长度
		int len = strlen(name);

		// 为 m_name 成员分配内存 
		// 注意还要为字符串结尾的 '\0' 字符分配内存
		m_name = (char*)malloc(len + 1);

		// 拷贝字符串
		// C++ 中使用该函数需要
		// 添加 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 宏定义
		if (m_name != NULL)
		{
			strcpy(m_name, name);
		}
			
		// 为 m_age 成员设置初始值
		m_age = age;

		cout << "调用有参构造函数" << endl;
	}

	// 拷贝构造函数
	// 执行 Student s2 = s; 代码时调用该函数
	// 自己实现 深拷贝 操作
	Student(const Student& s)
	{
		// 获取字符串长度
		int len = strlen(s.m_name);

		// 为 m_name 成员分配内存 
		// 注意还要为字符串结尾的 '\0' 字符分配内存
		m_name = (char*)malloc(len + 1);

		// 拷贝字符串
		// C++ 中使用该函数需要
		// 添加 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 宏定义
		if (m_name != NULL)
		{
			strcpy(m_name, s.m_name);
		}

		// 为 m_age 成员设置初始值
		m_age = s.m_age;

		cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
	}

	~Student()
	{
		// 销毁 name 指向的堆内存空间
		if (m_name != NULL)
		{
			free(m_name);
			m_name = NULL;
		}
		cout << "调用析构函数" << endl;
	}

	// 该类没有定义拷贝构造函数 , C++ 编译器会自动生成默认的拷贝构造函数

	// 打印类成员变量
	void toString()
	{
		cout << "m_age = " << m_age << " , m_name = " << m_name << endl;
	}

public:
	int m_age;
	char* m_name;
};

int main()
{
	// 调用有参构造函数 , 创建 Student 实例对象
	Student s(18, "Tom");
	// 打印 Student 实例对象成员变量值
	s.toString();

	// 声明 Student 对象 s2 , 并使用 s 为 s2 赋值
	// 该操作会调用 默认的拷贝构造函数 
	// C++ 编译器提供的拷贝构造函数 只能进行浅拷贝
	Student s2 = s;
	s2.toString();

	// 修改 s2 对象
	strcpy(s2.m_name, "Jey");
	s.toString();
	s2.toString();

	// 执行时没有问题 , 两个对象都可以正常访问
	// 但是由于拷贝时 执行的是浅拷贝 
	// 浅拷贝 字符串指针时 , 直接将指针进行拷贝 , 没有拷贝具体的值
	// s 和 s2 的 m_name 成员是同一个指针
	// 如果析构时 , 先析构 s2 , 将指针释放了 
	// 之后再析构 s 时 发现 继续释放 被释放的指针 , 报错了



	// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
	system("pause");
	return 0;
}

执行结果 :

调用有参构造函数
m_age = 18 , m_name = Tom
调用拷贝构造函数
m_age = 18 , m_name = Tom
m_age = 18 , m_name = Tom
m_age = 18 , m_name = Jey
请按任意键继续. . .
调用析构函数
调用析构函数

Y:\002_WorkSpace\002_VS\HelloWorld\HelloWorld\Debug\HelloWorld.exe (进程 7480)已退出，代码为 0。
要在调试停止时自动关闭控制台，请启用“工具”->“选项”->“调试”->“调试停止时自动关闭控制台”。
按任意键关闭此窗口. . .