C++深浅拷贝及简易string类实现方式

三种拷贝方式

浅拷贝

对于自定义的string类，如果不显式定义拷贝构造函数，编译器会默认生成拷贝构造函数，此时的拷贝方式是浅拷贝，两个对象会公用一块儿内存，析构时同一空间被释放两次，会导致程序崩溃。

赋值运算符重载也会产生同样的问题，同时，由于被赋值对象原来有空间，浅拷贝还会导致旧的空间无法找到，造成内存泄漏。

深拷贝

类中设计到资源的管理，拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数都要显示给出，按照深拷贝的方式。

深拷贝的方式让每个对象都独立拥有一份资源，不会造成多次释放导致程序崩溃的问题。

写时拷贝

写时拷贝是通过浅拷贝+引用计数的方式来实现的，引用计数是用来记录资源的被引用的次数，

可以将这种写时拷贝的机制想象成“拖延症”，只有当不得不进行拷贝时，才会开辟新空间进行拷贝

VS与GCC中的拷贝方式

Windows VS2022

VS中采用的是深拷贝的方式

Linux GCC

GCC编译器采用的是写时拷贝的方式

简易string类

简易string类主要实现四个功能，即构造函数、拷贝构造函数、析构函数、赋值运算符重载，主要考察深浅拷贝

实现简易string类有两种代码风格，一种传统版写法，代码复用性第，可读性较好；另一种称为现代版写法，代码复用性高，但是较难理解。

传统版写法的string类

构造函数

步骤：

判断是否为空指针，string类不允许nullptr构造对象
申请新空间
将字符串中的值拷贝到申请的空间

string(const char* str = "")
{
	if (nullptr == str)
	{
		assert(false);
		return;
	}
	//+1是因为有'\0'，strcpy会将源字符串中的'\0'拷贝到目标空间
	_str = new char[strlen(str) + 1];
	strcpy(_str, str);
}

拷贝构造函数

步骤：

开辟空间
用源对象的_str给当前对象的_str赋值

string(const string& s)
	:_str(new char[strlen(s._str) + 1])
{
	strcpy(_str, s._str);
}

赋值运算符重载

步骤：

判断是否自己给自己赋值
开辟新空间
拷贝元素
删除旧空间

string& operator=(const string& s)
{
	//避免自己给自己赋值
	if (this != &s)
	{
		char* temp = new char[strlen(s._str) + 1];
		strcpy(temp, s._str);
		delete[] _str;
		_str = temp;
	}
	return *this;
}

另一种写法

这种写法不用定义临时变量，代码相对简洁一点，但是如果new申请空间失败，旧的空间也无法找到。

析构函数

步骤：

释放空间
将指针置为空

~string()
{
    if (_str)
    {
        delete[]_str;
        _str = nullptr;
    }
}

现代版写法string类

构造函数

string(const char* str = "")
{
	if (str == nullptr)
	{
		assert(false);
	}
	_str = new char[strlen(str) + 1];
	strcpy(_str, str);
}

拷贝构造函数

拷贝构造函数中利用构造函数，实现了代码的复用

步骤：

在初始化列表中将_str置为空
定义一个临时的string类对象，指向要拷贝的对象相同位置
交换临时对象与当前对象的_str

string(const string& s)
	:_str(nullptr)
{
	//调用构造函数
	string temp(s._str);
	//交换以后temp指向空，函数退出后被销毁
	swap(_str, temp._str);
}

赋值运算符重载函数

步骤：

判断是否为自己给自己赋值
调用拷贝构造函数定义临时变量
交换临时变量与当前对象的_str

string& operator=(string& s)
{
	if (this != &s)
	{
		string temp(s);
		swap(_str, s._str);
	}
	return *this;
}

更简洁的写法：

string& operator=(string s)
{
	//传参调用拷贝构造函数，不用判断是否给自己赋值
	swap(_str, s._str);
	return *this;
}