《C++深拷贝与浅拷贝：内存安全的拷贝构造函数实践》

目录

一、默认拷贝构造函数的陷阱（浅拷贝）

二、自定义拷贝构造函数（深拷贝）

三、深拷贝与浅拷贝对比

四、注意事项

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一、默认拷贝构造函数的陷阱（浅拷贝）

class MyString {
private:
    char* ptr;  // 指向动态分配的内存
public:
    // 默认拷贝构造函数（按位拷贝）
    MyString(const MyString &st) : ptr(st.ptr) {} // 浅拷贝：仅复制指针地址
};

问题分析：

• 浅拷贝本质：直接复制指针值，新旧对象共享同一块内存。

• 致命缺陷：

  1. 重复释放：析构时多个对象尝试释放同一内存，导致崩溃。

  2. 悬空指针：一个对象释放内存后，其他对象指针失效。

  3. 数据篡改：通过任意对象修改内容，影响所有共享对象。

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二、自定义拷贝构造函数（深拷贝）

class MyString {
private:
    char* ptr;
public:
    // 构造函数：动态分配内存
    MyString(const char* str = nullptr) {
        if (str) {
            int len = strlen(str);
            ptr = new char[len + 1];
            strcpy(ptr, str);
        } else {
            ptr = new char[1];
            *ptr = '\0';
        }
    }

    // 深拷贝构造函数
    MyString(const MyString& st) {
        if (st.ptr) {
            int len = strlen(st.ptr);
            ptr = new char[len + 1];       // 独立分配新内存
            memcpy(ptr, st.ptr, len + 1);  // 复制内容而非指针（比strcpy更高效）
        } else {
            ptr = nullptr;  // 处理空指针边界条件
        }
    }

    // 析构函数：安全释放内存
    ~MyString() {
        delete[] ptr;  // delete[] 匹配 new[]
        ptr = nullptr; // 避免悬空指针
    }
};

关键改进：

1. 独立内存分配：每个对象持有独立内存块。

2. 内容复制：使用memcpy或strcpy确保数据完整性。

3. 边界处理：明确处理空指针输入场景。

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三、深拷贝与浅拷贝对比

特性	浅拷贝	深拷贝
内存共享	是（多个对象指向同一内存）	否（每个对象拥有独立内存）
安全性	低（重复释放/悬空指针）	高（内存隔离）
适用场景	无动态内存管理的简单类型（如int）	含指针/动态资源的类（如字符串）
实现复杂度	自动生成（无需编码）	需显式实现拷贝构造/赋值运算符

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四、注意事项

1. 三人行
   若自定义拷贝构造函数、拷贝赋值运算符或析构函数中的一个，必须显式实现三者。

2. 优先使用std::string：
   避免手动管理内存，直接利用标准库的深拷贝能力。

3. 深拷贝工具优化：

   • 使用memcpy替代strcpy提升大内存块复制效率。

   • 添加nullptr检查防止未定义行为。