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在 C++ 中,深拷贝(Deep Copy) 和 浅拷贝(Shallow Copy) 是两种完全不同的对象拷贝策略,主要区别在于对指针和动态分配资源的处理方式。正确理解二者的区别是避免内存泄漏、悬空指针和程序崩溃的关键。


一、核心区别

特性浅拷贝(Shallow Copy)深拷贝(Deep Copy)
拷贝内容仅复制指针值(地址),不复制指针指向的内存数据复制指针指向的实际数据,并为新对象分配独立内存
内存所有权多个对象共享同一块内存每个对象拥有独立内存
资源管理风险容易导致双重释放(double free)或悬空指针内存隔离,安全可靠
默认行为C++ 默认的拷贝构造函数和赋值运算符是浅拷贝需手动实现
适用场景对象不含动态资源或明确需要共享数据对象管理动态分配的资源(如数组、文件句柄等)

二、示例解析

1. 浅拷贝的陷阱
class ShallowArray {
public:int* data;size_t size;ShallowArray(size_t n) : size(n), data(new int[n]) {}~ShallowArray() { delete[] data; }
};int main() {ShallowArray arr1(5);ShallowArray arr2 = arr1; // 默认浅拷贝(复制指针)// 析构时 arr1 和 arr2 的 data 指向同一内存,导致双重释放!
}
2. 深拷贝的实现
class DeepArray {
public:int* data;size_t size;DeepArray(size_t n) : size(n), data(new int[n]) {}// 深拷贝构造函数DeepArray(const DeepArray& other) : size(other.size), data(new int[other.size]) {std::copy(other.data, other.data + size, data);}// 深拷贝赋值运算符DeepArray& operator=(const DeepArray& other) {if (this != &other) {delete[] data;size = other.size;data = new int[size];std::copy(other.data, other.data + size, data);}return *this;}~DeepArray() { delete[] data; }
};int main() {DeepArray arr1(5);DeepArray arr2 = arr1; // 深拷贝,独立内存// 安全析构
}

三、深拷贝的必要性

当对象包含以下资源时 必须使用深拷贝

  1. 动态分配的内存new/malloc 申请)

  2. 文件句柄(需独立打开/关闭)

  3. 网络连接(需独立管理)

  4. 线程锁(避免多个对象共享同一锁)


四、如何正确实现深拷贝

1. 拷贝构造函数
// 深拷贝构造函数
ClassName(const ClassName& other) {// 分配新资源resource = new ResourceType(*other.resource); // 或拷贝数据std::memcpy(data, other.data, size);
}
2. 赋值运算符
ClassName& operator=(const ClassName& other) {if (this != &other) { // 处理自我赋值// 释放旧资源delete resource;// 分配新资源并拷贝数据resource = new ResourceType(*other.resource);}return *this;
}

五、浅拷贝的合理使用场景

以下情况 浅拷贝是安全的

  1. 对象仅包含基本数据类型(intdouble 等)

  2. 对象包含指针但 不拥有所有权(如观察者指针)

  3. 明确需要共享数据(需配合引用计数或智能指针)


六、现代 C++ 的替代方案

1. 使用智能指针
  • std::unique_ptr:禁止拷贝,强制移动语义(隐式深拷贝替代)

  • std::shared_ptr:共享所有权,引用计数自动管理资源

class SafeArray {std::unique_ptr<int[]> data; // 自动管理内存size_t size;
public:SafeArray(size_t n) : size(n), data(std::make_unique<int[]>(n)) {}// 默认禁用拷贝(需深拷贝时手动实现)
};
2. 使用容器类
  • std::vectorstd::string 等标准容器已实现深拷贝

std::vector<int> v1 = {1, 2, 3};
std::vector<int> v2 = v1; // 自动深拷贝

七、总结

操作浅拷贝深拷贝
资源所有权共享资源独占资源
内存开销小(仅复制指针)大(复制所有数据)
安全性低(需额外管理共享资源)高(资源隔离)
实现复杂度无需额外实现(默认行为)需手动实现拷贝构造函数和赋值运算符

核心原则

  • 若对象管理资源(如动态内存),必须实现深拷贝。

  • 优先使用智能指针和标准容器,减少手动内存管理。

http://www.dtcms.com/a/457062.html

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