C++：基于浅拷贝/深拷贝对模拟string类的一些优化

string类和日期类

前面我们已经实现了string类和日期类，这两个类有没有想过它们有什么不同？
其实答案很明显，不同的地方在于string类中涉及到内存空间开辟，而日期类只是简单的对年月日三个变量进行一些变换

那有没有内存空间开辟对实际实现代码有什么影响？看下面代码

// error
class my_string
{
public:
	my_string()
	{
		_size = 0;
		_capacity = 0;
		_str = new char[_capacity+1];
	}
	~my_string()
	{
		delete[] _str;
	}
private:
	size_t _size;
	size_t _capacity;
	char* _str;
};

int main()
{
	my_string s1;
	my_string s2;
	s2 = s1;
	return 0;
}

上面代码是可以运行吗？答案是不可以，原因在于什么？

编译器默认生成了六个成员函数，这当中包含了赋值重载，而代码中的s2=s1在编译器看来，就是把s1对象中的三个成员赋值给s2，这个过程就是所谓的浅拷贝，s2中的数据成员和s1完全相同，因此出了函数作用域后，s2会被先析构，s1继续析构，而s2被析构后它们所指向的空间已经被释放了，s1还要继续释放，很明显这是不可以的，因此程序会报错

因此我们就得出了一个初步结论，当成员变量涉及到动态开辟内存空间的时候，如果使用的还是编译器默认的赋值重载函数，就会涉及到一个空间被析构两次导致错误，这就是浅拷贝的弊端

浅拷贝/深拷贝

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规

那如何解决？就需要用到深拷贝的知识：

可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即：每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享

对于上述代码的深拷贝写法

class my_string
{
public:
	my_string()
	{
		_size = 0;
		_capacity = 0;
		_str = new char[_capacity+1];
	}
	~my_string()
	{
		delete[] _str;
	}
	my_string& operator=(const my_string& s)
	{
		_size = s._size;
		_capacity = s._capacity;
		_str = new char[_capacity + 1];
		strcpy(_str, s._str);
		return *this;
	}
private:
	size_t _size;
	size_t _capacity;
	char* _str;
};

int main()
{
	my_string s1;
	my_string s2;
	s2 = s1;
	return 0;
}

那我们采用深拷贝的写法，就解决了这个问题，在前文string模拟实现中采用的也确实是这个方法，那这个方法可不可以进行继续优化？这就是后文要讨论的知识：如何优化深拷贝

正常版本和优化版本

对于深拷贝，上述的写法是一个正常的版本，而事实上这个版本是可以被优化的，例如可以这样优化：

	my_string(const my_string& s)
		:_str(nullptr)
		,_size(0)
		,_capacity(0)
	{
		my_string tmp(s._str);
		swap(tmp);
	}

上面就是一种对深拷贝的优化，我们可以借助一个tmp变量，构造出一个对象，再把这个对象和*this进行交换，这样也能实现深拷贝，这就是优化版本

写时拷贝

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。

引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源

简单来说，写时拷贝就是在需要的时候再进行深拷贝，如果不进行写入就起到了提升效率的作用