深拷贝会复制指针指向的内容并分配新内存,而浅拷贝仅复制指针地址,导致多个对象共享同一块内存,析构时可能引发重复释放或悬空指针问题。

在c++中,深拷贝和浅拷贝是对象复制过程中的两种不同方式,主要区别在于是否对指针所指向的动态内存进行复制。理解它们的原理和实现方式,对于避免内存错误(如重复释放、悬空指针)至关重要。
浅拷贝的原理与实现
浅拷贝是指只复制对象本身的成员变量,如果成员包含指针,那么复制的是指针的值(即地址),而不是指针指向的内容。这意味着原对象和副本共享同一块堆内存。
示例:
class String { private: char* data; public: String(const char* str) { data = new char[strlen(str) + 1]; strcpy(data, str); } <pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 编译器生成的默认拷贝构造函数是浅拷贝 // String(const String& other) { data = other.data; } // 浅拷贝 ~String() { delete[] data; }
};
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int main() { String s1(“hello”); String s2 = s1; // 调用默认拷贝构造函数 → 浅拷贝 return 0; }
上面代码中,s1 和 s2 的 data 指向同一块内存。当 s2 析构时释放内存后,s1 再访问 data 就会出错,程序可能崩溃。
深拷贝的原理与实现
深拷贝不仅复制对象本身,还会为指针成员重新分配内存,并将原对象指向的数据复制到新内存中。这样两个对象拥有独立的数据,互不影响。
要实现深拷贝,必须自定义拷贝构造函数和赋值运算符。
示例:
class String { private: char* data; public: String(const char* str) { data = new char[strlen(str) + 1]; strcpy(data, str); } <pre class='brush:php;toolbar:false;'>// 深拷贝构造函数 String(const String& other) { data = new char[strlen(other.data) + 1]; strcpy(data, other.data); } // 深拷贝赋值运算符 String& operator=(const String& other) { if (this != &other) { // 防止自赋值 delete[] data; // 释放原有内存 data = new char[strlen(other.data) + 1]; strcpy(data, other.data); } return *this; } ~String() { delete[] data; }
};
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此时,每个 String 对象都拥有自己独立的字符数组,修改一个不会影响另一个,析构时也不会重复释放同一块内存。
什么时候需要深拷贝?
当你类中有指针成员,并且这些指针指向动态分配的内存时,就必须实现深拷贝。
否则使用默认的浅拷贝会导致:
- 多个对象共享同一块堆内存
- 一个对象释放后,其他对象变成悬空指针
- 重复释放同一内存,引发未定义行为
遵循“三法则”或“五法则”
在旧版C++中,如果你需要自定义析构函数、拷贝构造函数或拷贝赋值运算符中的任意一个,通常就需要全部定义——这称为“三法则”。
C++11引入了移动语义后扩展为“五法则”,包括:
- 析构函数
- 拷贝构造函数
- 拷贝赋值运算符
- 移动构造函数
- 移动赋值运算符
现代C++建议:若管理资源(如动态内存),优先考虑使用智能指针(如std::unique_ptr)或标准容器(如std::string、std::vector),可自动避免手动管理带来的问题。
基本上就这些。深拷贝保证数据独立,浅拷贝只是指针复制,使用时需格外小心。正确实现拷贝语义,是写出安全C++代码的基础。


