C++中浅复制及其存在的问题

C++中浅复制及其存在的问题

之前的示例程序中 MyString 类包含一个指针成员 buffer，它指向动态分配的内存（这些内存是在构造函数中使用 new 分配的，并在析构函数中使用 delete[]进行释放）。复制这个类的对象时，将复制其指针成员，但不复制指针指向的缓冲区，其结果是两个对象指向同一块动态分配的内存。销毁其中一个对象时， delete[]释放这个内存块，导致另一个对象存储的指针拷贝无效。这种复制被称为浅复制，会威胁程序的稳定性，如以下示例程序所示：

#include 
#include 
using namespace std;

class MyString
{
private:
    char* buffer;

public:
    MyString(const char* initString) // Constructor
    {
        buffer = NULL;
        if(initString != NULL)
        {
            buffer = new char [strlen(initString) + 1];
            strcpy(buffer, initString);
        }
    }

    ~MyString() // Destructor
    {
        cout << "Invoking destructor, clearing up" << endl;
        delete [] buffer;
    }

    int GetLength() 
    { return strlen(buffer); }

    const char* GetString()
    { return buffer; }
};

void UseMyString(MyString str)
{
    cout << "String buffer in MyString is " << str.GetLength();
    cout << " characters long" << endl;

    cout << "buffer contains: " << str.GetString() << endl;
    return;
}

int main()
{
    MyString sayHello("Hello from String Class");
    UseMyString(sayHello); 

    return 0;
}

输出：

String buffer in MyString is 23 characters long
buffer contains: Hello from String Class
Invoking destructor, clearing up
Invoking destructor, clearing up

分析：

在之前的程序中运行正常的 MyString 类， 为何会导致现在这个程序崩溃呢？相比于以前的程序，现在这个程序唯一不同的地方在于，在 main( )中，将使用 MyString 对象 sayHello 的工作交给了函数UseMyString()，如第 44 行所示。在 main( )中将工作交给这个函数的结果是，对象 sayHello 被复制到形参 str，并在 UseMyString( )中使用它。编译器之所以进行复制，是因为函数 UseMyString( )的参数 str 被声明为按值（而不是按引用）传递。对于整型、字符和原始指针等 POD 数据，编译器执行二进制复制，因此 sayHello.buffer 包含的指针值被复制到 str 中，即 sayHello.buffer 和 str.buffer 指向同一个内存单元，如图 9.3 所示。
二进制复制不复制指向的内存单元，这导致两个 MyString 对象指向同一个内存单元。函数UseMyString( )返回时，变量 str 不再在作用域内，因此被销毁。为此，将调用 MyString 类的析构函数，而该析构函数使用 delete[]释放分配给 buffer 的内存（如程序清单 9.8 的第 22 行所示）。这将导致 main( ) 中的对象 sayHello 指向的内存无效，而等 main( )执行完毕时， sayHello 将不再在作用域内，进而被销
毁。但这次第 22 行对不再有效的内存地址调用 delete（销毁 str 时释放了该内存，导致它无效）。正是这种重复调用 delete 导致了程序崩溃。

该文章会更新，欢迎大家批评指正。

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