C++ 深拷贝和浅拷贝

### C++ 中深拷贝与浅拷贝的概念及实现方式 #### 1. 概念区分 在 C++ 中，深拷贝和浅拷贝主要涉及对象之间的赋值或复制行为。两者的核心差异在于是否对指针所指向的资源进行了真正的复制。 - **浅拷贝**仅复制指针本身而不复制其指向的实际数据，这意味着两个对象的指针最终会指向同一片内存区域[^1]。 - **深拷贝**不仅复制指针还对其指向的数据也进行完整的复制操作，从而使得源对象和目标对象各自拥有独立的一份数据副本[^1]。 #### 2. 默认行为分析 C++ 编译器提供的默认拷贝构造函数执行的是浅拷贝逻辑。也就是说如果没有特别定义自己的版本，则当一个类含有动态分配成员变量（如 `new` 关键字创建的对象）时可能会引发双重删除或其他未定义行为问题[^3]。 #### 3. 实现方法对比 ##### (a) 浅拷贝示例 下面展示了不考虑深拷贝情况下的典型例子： ```cpp #include <iostream> using namespace std; class ShallowCopyExample { public: int* ptr; // 构造函数初始化指针 ShallowCopyExample(int value){ ptr = new int(value); } // 默认析构函数释放内存 ~ShallowCopyExample(){ delete ptr; } }; int main() { ShallowCopyExample obj1(10); ShallowCopyExample obj2 = obj1; // 使用默认拷贝构造 cout << "*obj1.ptr=" << *(obj1.ptr) << ", *obj2.ptr="<<*(obj2.ptr)<<endl; return 0; } ``` 上述代码中，`obj2=obj1` 的时候只是简单地将 `ptr` 地址赋予给了另一个实例，并没有真正克隆底层数值。这样就会造成潜在的风险：一旦任意一方销毁之后再访问另一方就可能导致非法读取错误。 ##### (b) 深拷贝示例 为了避免上述隐患，我们需要显式重写拷贝构造函数来进行深层次的数据迁移: ```cpp #include <iostream> using namespace std; class DeepCopyExample { private: int* dataPtr; public: // 构造函数 DeepCopyExample(int d):dataPtr(new int(d)){} // 自定义拷贝构造函数完成深拷贝 DeepCopyExample(const DeepCopyExample& source) : dataPtr(new int(*(source.dataPtr))) {} // 析构函数清理资源 ~DeepCopyExample(){delete dataPtr;} void setData(int newValue){*dataPtr=newValue;} int getData()const{return *dataPtr;} }; int main(){ DeepCopyExample originalObj(42); DeepCopyExample copiedObj(originalObj); cout<<"Original Data:"<<originalObj.getData()<<", Copied Data:"<<copiedObj.getData()<<endl; originalObj.setData(99); // 修改原对象不会影响到copy后的对象 cout<<"After changing Original Obj:\n"; cout<<"Original Data:"<<originalObj.getData()<<", Copied Data:"<<copiedObj.getData()<<endl; return 0; } ``` 在这个案例里，我们通过重新定义拷贝构造函数实现了真正的分离效果，即使修改其中一个也不会干扰另外一个[^3]。 --- ### 性能考量及其他注意事项 尽管深拷贝提供了更高的安全性，但它也有一定的代价。它往往需要更多的计算时间和额外的空间消耗，特别是在处理大型或者复杂的嵌套结构的时候更为明显[^2]。因此，在设计阶段应当权衡利弊决定采用何种策略最为合适。