C++ 浅复制与深复制

一，下面定义一个String类，这个类使用默认的复制构造函数与赋值运算符

class String{
private:
    char *str;
    int len;
    static int num_strings;
public:
    String();
    String(const char *s);
    ~String();
    friend ostream & operator << (ostream &os, const String &st);
};

自定义两个函数，一个传对象的引用，另一个直接传递对象

void callme1(String &str){
    cout<<"passed by reference."<

二，复制构造函数

1，使用默认的复制构造函数带来的问题。

String str("1_str");
callme2(str);

输出结果

1: 1_str object created.
passed by value.
1_str: object deleted.
0: left
(? object deleted.
-1: left

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.038 s
Press any key to continue.

程序分析

首先，程序创建一个String对象。调用函数callme2()，这个函数的参数是一个String对象。把创建的str对象传给这个函数，调用函数时生成str对象的副本。此时str对象的生命周期结束，自动调用它的析构函数，释放掉它的成员变量指向的内存空间。函数调用结束，临时对象的生命周期结束，自动调用它的析构函数，它的成员变量指向的内存空间已经被释放掉，此时指向的内存是空的，所以会输出乱码(? object deleted.

2，何时调用复制构造函数

（1）将新对象显示初始化为现有的对象

String str("original.");
String str1 = str;
String str2 = String(str);
String *str3 = new String(str);

输出结果

1: original. object created.
copy constructor.
copy constructor.
copy constructor.

（2）当程序生成了对象副本时，编译器都将使用复制构造函数。

当函数直接传递对象或函数返回对象时，都将使用复制构造函数。下面是函数直接传递对象的例子：

String str("original.");
callme2(str);

输出结果

1: original. object created.
copy constructor.

 
（3）复制函数的作用

a，生成对象。

b，默认的复制构造函数逐个复制非静态成员（成员复制也称为浅复制），复制的是成员的值。如果成员本身就是类对象，则将使用这个类的复制构造函数来复制成员对象。

4，显示定义一个复制构造函数来解决上面的问题

使用默认复制构造函数出问题的原因在于，复制构造函数是按值进行复制的。类设计中解决这类问题的方法是进行深度复制。也就是说，复制构造函数应当复制字符串并将副本的地址赋给str成员，而不仅仅复制字符出地址。这样每个对象都有自己的字符串，而不是引用另一个对象的字符串。下面是自定义的复制构造函数：

String::String(const String &s){
    len = s.len;
    str = new char[len + 1];
    strcpy(str, s.str);
}

 
5，何时需要自定义复制构造函数

（1）类中有成员使用new进行初始化，需要进行深度复制。

三，赋值运算符

1，使用默认的赋值运算符，带来的问题。

String str1("1_str");
String str2;
str2 = str1;

输出结果

1: 1_str object created.
2: C++ default object created.
1_str: object deleted.
1: left
q: object deleted.
0: left

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.015 s
Press any key to continue.

程序分析

首先，程序创建两个对象str1与str2，之后把str1对象赋值给str2。此时，str2.str指向str1.str指向的内存空间。赋值结束后str1的生命周期结束，释放str1.str指向的内存空间。str2.str指向的内存空间变为空，str2的生命周期结束时，自动调用析构函数，输出str2.str会出现乱码q: object deleted.

2，何时使用重载的赋值运算符

（1）将已有的对象赋给另一个对象时，将使用重载的运算符函数。

String str1("1_str");
String str2;
str2 = str1;

（2）初始化对象时，不一定会使用赋值运算符。

String str1("1_str");
String str2 = str1;

这里str2是一个新创建的对象，被初始化为str1的值，因此，使用复制构造函数。然而，在实现时也可能分两步来处理这条语句：先使用复制构造函数创建一个临时对象，然后通过赋值将临时对象的值复制到新对象中。这就是说，初始化一定会用到复制构造函数，而使用=运算符也允许调用赋值运算符。

3，默认的赋值运算符带来的问题

与复制构造函数类似，赋值运算符的隐式实现也对成员逐个复制。如果成员本身就是类对象，程序将使用为这个类定义的赋值运算符来复制该成员，但是静态数据成员不受影响。

4，自定义赋值运算符重载

String & String::operator=(const String &s){
    if(s == *this){
        return *this;
    }
    delete [] str;
    len = s.len;
    str = new char[len + 1];
    strcpy(str, s.str);
    return *this;
}

函数返回对象的引用，目的是为了进行连续赋值。