c++之浅拷贝和深拷贝

虽然说拷贝构造函数对于基本的C++编程来说,可能不太用得着, 不过这并不说明拷贝构造函数没什么用,它也能为我们解决一些我们常常忽略的问题:

假设现在有一个Student类,有一个数据成员是char *name;

现在有一个对象Student　stu1("yang") ;  //数据成员name="yang"；

再生成一个对象,stu2，把stu1拷贝给stu2，即Student stu2(stu1);

如果我们没有自己写拷贝构造函数,那么编译器会调用默认的拷贝构造函数,进行浅拷贝,

浅拷贝的意思是内存空间中只有一份"yang"，对象stu1的name指针指向了它,把stu1拷贝给stu2，stu2的name也指向了那块内存空间,stu1和stu2共享一块内存空间,这样就会出现一个问题,当stu1对象被销毁后,对应的stu1的name指向的"yang"页被销毁了,可是stu2也指向它,所以stu2就变成了空, 甚至是乱码.   

来看一个例子:

#include<iostream>
using namespace std;
class Array{
public:
    int size;
    int *data;
    Array(int size):size(size),data(new int[size]){}
    ~Array(){
        delete[] this->data;
    }
};
int main(int argc,char *argv[])
{
    Array first(20);
    first.data[0]=25;
    {
        Array copy=first;
        cout << first.data[0] << " "<<copy.data[0] << endl;
    }(1)

    first.data[0]=10;(2)
    return 0;
}

运行结果:

25 25
*** Error in `./a.out': double free or corruption (fasttop): 0x0000000001821010 ***
已放弃 (核心已转储)

为什么会出现我们最头疼的段错误呢?

根本原因跟前面哪个例子一样，我们没有写拷贝构造函数, 因此,编译器生成一个默认拷贝构造函数,默认拷贝构造函数如下:

Array(const Array& other)  
  : size(other.size), data(other.data) {}  

它对data指针执行的是浅拷贝,也就是说,他只拷贝了data成员的地址,这就带来了两个指针共享对象指向同一段内存的风险.  

当程序执行到(１)处时,copy的析构函数会被调用,删除了copy的data,由于first和copy对象共享一个data指针,因此执行到（２）处时，由于内存空间被释放,而引起的段错误,  

所以，必须自己来写一个拷贝构造函数，并执行深拷贝.

Array(const Array& other)  
    : size(other.size), data(new int[other.size])   
{  
    std::copy(other.data, other.data + other.size, data);   
}  

什么是浅拷贝和深拷贝?

浅拷贝：仅仅逐个成员拷贝，而不拷贝资源的方式；浅拷贝是指源对象与拷贝对象共用一份实体，仅仅是引用的变量不同（名称不同）。对其中任何一个对象的改动都会影响另外一个对象，比较典型的就有Reference（引用）对象，如Class（类）。

深拷贝：既拷贝成员，又拷贝资源的方式。深拷贝是指源对象与拷贝对象互相独立，其中任何一个对象的改动都不会对另外一个对象造成影响。。比较典型的就是Value（值）对象，如预定义类型Int32，Double，以及结构（struct），枚举（Enum）等。

系统提供的默认拷贝构造函数为浅拷贝，深拷贝必须自己定义。

这也解释了上段代码中段错误原因及为什么要自己写拷贝构造函数.

什么是拷贝构造函数?

拷贝构造函数，是一种特殊的构造函数，它由编译器调用来完成一些基于同一类的其他对象的构建及初始化。其唯一的参数（对象的引用）是不可变的（const类型）。也就是说，当用一个已经存在的对象为一个新的对象进行赋值时，首先要给新对象的数据成员分配空间资源以创建新对象，然后用源对象的成员值进行初始化。这个行为必须在对象构造的时候进行完成，而普通的构造函数无法完成这项工作，因此拷贝构造函数应运而生！

在C++中，下面三种对象需要拷贝的情况。因此，拷贝构造函数将会被调用。
  1)． 一个对象以值传递的方式传入函数体
  2)． 一个对象以值传递的方式从函数返回
  3)． 一个对象需要通过另外一个对象进行初始化时。
  以上的情况需要拷贝构造函数的调用。如果在前两种情况不使用拷贝构造函数的时候，就会导致一个指针指向已经被删除的内存空间。对于第三种情况来说，初始化和赋值的不同含义是构造函数调用的原因。事实上，拷贝构造函数是由普通构造函数和赋值操作赋共同实现的。

总结一下:

1) 拷贝构造函数的作用就是用来复制对象的，在使用这个对象的实例来初始化这个对象的一个新的实例。
2）如果不显式声明拷贝构造函数的时候，编译器也会生成一个默认的拷贝构造函数，只执行浅拷贝在一般的情况下，浅拷贝运行的也很好。

但是在遇到类有指针数据成员时就出现问题了：因为默认的拷贝构造函数是按成员拷贝构造，这导致了两个不同的指针(如ptr1=ptr2)指向了相同的 内存。当一个实例销毁时，调用析构函数free(ptr1)释放了这段内存，那么剩下的一个实例的指针ptr2就无效了，在被销毁的时候free(ptr2)就会出现错误了, 这相当于重复释放
一块内存两次。这种情况必须显式声明并实现自己的拷贝构造函数，来为新的实例的指针分配新的内存。