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    深蓝海的微笑:浅拷贝与深拷贝

    作者:[db:作者] 时间:2021-07-06 16:35

    c++默认的拷贝构造函数是浅拷贝

    ? ? ? ?浅拷贝就是对象的数据成员之间的简单赋值,如你设计了一个没有类而没有提供它的复制构造函数,当用该类的一个对象去给令一个对象赋值时所执行的过程就是浅拷贝,如:

    class A{public: A(int _data) : data(_data){} A(){}

    private: int data; };
    int main() { A a(5), b = a; ? // 仅仅是数据成员之间的赋值 }

    这一句b = a;就是浅拷贝,执行完这句后b.data = 5;

    如果对象中没有其他的资源(如:堆,文件,系统资源等),则深拷贝和浅拷贝没有什么区别,但当对象中有这些资源时,例子:
    class A {

    ?public: A(int _size) : size(_size){data = new int[size];} // 假如其中有一段动态分配的内存

    ? ??A(){}; ~A(){delete [] data;} // 析构时释放资源
    ?private: int* data; int size; }
    ?int main() { A a(5), b = a; // 注意这一句 }
    这里的b = a会造成未定义行为,因为类A中的复制构造函数是编译器生成的,所以b = a执行的是一个浅拷贝过程。我说过浅拷贝是对象数据之间的简单赋值,比如:
    b.size = a.size; b.data = a.data; // Oops!
    这里b的指针data和a的指针指向了堆上的同一块内存,a和b析构时,b先把其data指向的动态分配的内存释放了一次,而后a析构时又将这块已经被释放过的内存再释放一次。
    对同一块动态内存执行2次以上释放的结果是未定义的,所以这将导致内存泄露或程序崩溃。
    所以这里就需要深拷贝来解决这个问题,深拷贝指的就是当拷贝对象中有对其他资源(如堆、文件、系统等)的引用时(引用可以是指针或引用)时,对象的另开辟一块新的资源,而不再对拷贝对象中有对其他资源的引用的指针或引用进行单纯的赋值。如:
    class A {?

    public: A(int _size) : size(_size){data = new int[size];} // 假如其中有一段动态分配的内存?

    A(){}; A(const A& _A) : size(_A.size){data = new int[size];} // 深拷贝?

    ~A(){delete [] data;} // 析构时释放资源
    private: int* data; int size; }
    int main() { A a(5), b = a; // 这次就没问题了 }
    总结:
    深拷贝和浅拷贝的区别是在对象状态中包含其它对象的引用的时候,当拷贝一个对象时,如果需要拷贝这个对象引用的对象,则是深拷贝,否则是浅拷贝。

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    ? ? ? ?例如,在一个类中,有一个指向一个Buffer的指针,所以我们可以说这个指针指向了一个资源(这个资源可以是一块保存数据的内存)。 浅拷贝,也就是按照比特一位一位地进行拷贝,是把一个类完全一样拷贝到另一个类。这时就出现问题了:类内部的指针的值是一样的,也就是说,两个类的实例内部的指针指向了同一块内存。当这两个对象析构的时候,同一块内存就会给析构两次,当然会出现问题。 深拷贝,就是在这点上和浅拷贝不同的,也就是说,在拷贝的时候,深拷贝会提供一块新的内存用来保存数据,并使新的对象的指针指向这块内存,这两个对象析构的时候,也就不会把同一块内存析构两次了。 一般,如果一个类的作者没有提供一个拷贝函数,编译器会自动提供一个拷贝函数,而这个拷贝函数就是浅拷贝。


    Q:什么是浅拷贝(shallow copy)和深拷贝(deep copy)?
    A:浅拷贝就是成员数据之间的一一赋值:把值赋给一一赋给要拷贝的值。但是可能会有这样的情况:对象还包含资源,这里的资源可以值堆资源,或者一个文件。。当值拷贝的时候,两个对象就有用共同的资源,同时对资源可以访问,这样就会出问题。深拷贝就是用来解决这样的问题的,它把资源也赋值一次,使对象拥有不同的资源,但资源的内容是一样的。对于堆资源来说,就是在开辟一片堆内存,把原来的内容拷贝。
    如果你拷贝的对象中引用了某个外部的内容(比如分配在堆上的数据),那么在拷贝这个对象的时候,让新旧两个对象指向同一个外部的内容,就是浅拷贝;如果在拷贝这个对象的时候为新对象制作了外部对象的独立拷贝,就是深拷贝
    引用和指针的语义是相似的,引用是不可改变的指针,指针是可以改变的引用。其实都是实现了引用语义。
    深拷贝和浅拷贝的区别是在对象状态中包含其它对象的引用的时候,当拷贝一个对象时,如果需要拷贝这个对象引用的对象,则是深拷贝,否则是浅拷贝。
    COW语义是“深拷贝”与“推迟计算”的组合,仍然是深拷贝,而非浅拷贝,因为拷贝之后的两个对象的数据在逻辑上是不相关的,只是内容相同。
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    Q:什么情况下使用浅拷贝什么时候使用深拷贝?
    A:无论深浅,都是需要的。当深拷贝发生时,通常表明存在着一个“聚合关系”,而浅拷贝发生时,通常表明存在着一个“相识关系”。
    举个简单的例子:
    当你实现一个Composite Pattern,你通常都会实现一个深拷贝(如果需要拷贝的话),很少有要求同的Composite共享Leaf的;
    而当你实现一个Observer Pattern时,如果你需要拷贝Observer,你大概不会去拷贝Subject,这时就要实现个浅拷贝。
    是深拷贝还是浅拷贝,并不是取决于时间效率、空间效率或是语言等等,而是取决于哪一个是逻辑上正确的。
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    Q:在C++中default constructor对对象进行的是怎样的拷贝动作?
    A:再纠正一个概念:default constructor是不负责拷贝动作的,我想你说的应该是指implicitly- declared copy constructor。它会调用所有直系基类的copy constructor和有成员的 copy constructor,并且复制vtpr。如果一个类:
    1:没有虚方法和虚基类
    2:所有直系基类的copy constructor都是无代价的
    3:所有成员的copy constructor都是无代价的
    这时它的copy constructor是无代价的,相当于用memcpy实现。
    判断它是深拷贝还是浅拷贝,还是要根据类的实现。比如如果它有一个用原生指针指针实现的对象引用,或是用boost::shared_ptr等引用分享所有权的智能指针实现的对象引用,则这个拷贝是浅拷贝;如果是用copy_ptr这种实现了深拷贝的智能指针实现的对象引用,就是深拷贝了。

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