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掌握C++：揭秘寫時拷貝與淺深拷貝之間的關(guān)系

更新時間：2024年01月30日 09:01:17 作者：字節(jié)連結(jié)

探索C++的奧秘,本指南將揭秘寫時拷貝與淺深拷貝之間的微妙關(guān)系,摸索這些復(fù)雜概念背后的邏輯,讓你的編程技能瞬間提升,來吧,讓我們一起進入這個引人入勝的C++世界！

1. 經(jīng)典的string類問題

上一篇博客已經(jīng)對string類進行了簡單的介紹，大家只要能夠正常使用即可。

在面試中，面試官總喜歡讓學(xué)生自己來模擬實現(xiàn)string類，最主要是實現(xiàn)string類的構(gòu)造、拷貝構(gòu)造、賦值運算符重載以及析構(gòu)函數(shù)。大家看下以下string類的實現(xiàn)是否有問題？

// 為了和標(biāo)準(zhǔn)庫區(qū)分，此處使用String
class String
{
public:
	//String()
	//	:_str(new char[1])
	//{
	//	*_str = '\0';
	//}
	
	//String(const char* str = "\0")	// 錯誤示范
	//String(const char* str = nullptr)	// 錯誤示范
	String(const char* str = "")
	{
		// 構(gòu)造String類對象時，如果傳遞nullptr指針，可以認(rèn)為程序非法
		if (nullptr == str)
		{
			assert(false);
			return;
		}
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	
	~String()
	{
		if (_str)
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
	}
	
private:
	char* _str;
};

// 測試
void TestString()
{
	String s1("hello string");
	String s2(s1);
}

在這里插入圖片描述

說明：上述String類沒有顯式定義其拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值運算符重載，此時編譯器會合成默認(rèn)的，當(dāng)用s1構(gòu)造s2時，編譯器會調(diào)用默認(rèn)的拷貝構(gòu)造。最終導(dǎo)致的問題時，s1、s2共用同一塊內(nèi)存空間，在釋放時同一塊空間被釋放多次而引起程序崩潰，這種拷貝方式，稱為淺拷貝。

2. 淺拷貝

淺拷貝：也稱位拷貝，編譯器只是將對象中的值拷貝過來。如果對象中管理資源，最后就會導(dǎo)致多個對象共享同一份資源，當(dāng)一個對象銷毀時就會將該資源釋放掉，而此時另一些對象不知道該資源已經(jīng)被釋放，以為還有效，所以當(dāng)繼續(xù)對資源進行操作時，就會發(fā)生訪問違規(guī)。

就像一個家庭中有兩個孩子，但父母只買了一份玩具，兩個孩子愿意一塊玩，則萬事大吉，萬一不想分享就你爭我奪，玩具損壞。

在這里插入圖片描述

可以采用深拷貝解決淺拷貝問題，即：每個對象都有一份獨立的資源，不要和其他對象共享。父母給每個孩子都買一份玩具，各自玩各自的就不會有問題了。

在這里插入圖片描述

3. 深拷貝

如果一個類中涉及到資源的管理，其拷貝構(gòu)造函數(shù)，賦值運算符重載以及析構(gòu)函數(shù)必須要顯式給出。一般情況都是按照深拷貝方式提供。
在這里插入圖片描述

3.1 傳統(tǒng)寫法的String類

class String
{
public:
	String(const char* str = "")
	{
		// 構(gòu)造String類對象時，如果傳遞nullptr指針，可以認(rèn)為程序非法
		if (nullptr == str)
		{
			assert(false);
			return;
		}
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	
	String(const String& s)
		: _str(new char[strlen(s._str) + 1])
	{
		strcpy(_str, s._str);
	}
	
	String& operator=(const String& s)
	{
		if (this != &s)
		{
			char* pStr = new char[strlen(s._str) + 1];
			strcpy(pStr, s._str);
			delete[] _str;
			_str = pStr;
		}
		return *this;
	}
	
	~String()
	{
		if (_str)
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
	}
	
private:
	char* _str;
};

3.2 現(xiàn)代寫法的String類

class String
{
public:
	String(const char* str = "")
	{
		if (nullptr == str)
		{
			assert(false);
			return;
		}
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	
	String(const String& s)
		: _str(nullptr)
	{
		String strTmp(s._str);
		swap(_str, strTmp._str);
	}
	
	// 對比下和上面的賦值那個實現(xiàn)比較好？
	String& operator=(String s)
	{
		swap(_str, s._str);
		return *this;
	}
	
	//String& operator=(const String& s)
	//{
	//	if (this != &s)
	//	{
	//		String strTmp(s);
	//		swap(_str, strTmp._str);
	//	}
	//	return *this;
	//}

	~String()
	{
		if (_str)
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
	}
	
private:
	char* _str;
};

傳統(tǒng)寫法就是老老實實自己開空間、自己拷貝數(shù)據(jù)、自己刪除舊空間；而現(xiàn)代寫法則利用了swap()函數(shù)以及局部變量出作用域自動銷毀的特性，讓函數(shù)和編譯器幫我們“打工”，我們只要坐享其成即可。這兩種方式在效率上并沒有什么區(qū)別，只是讓代碼看起來更簡潔，但這又會使代碼的可讀性降低?？傮w來說，我還是更偏向于傳統(tǒng)寫法。

4. 寫時拷貝

在這里插入圖片描述

寫時拷貝就是一種拖延癥，是在淺拷貝的基礎(chǔ)之上增加了引用計數(shù)的方式來實現(xiàn)的。

引用計數(shù)：用來記錄資源使用者的個數(shù)。在構(gòu)造時，將資源的計數(shù)給成1，每增加一個對象使用該資源，就給計數(shù)增加1，當(dāng)某個對象被銷毀時，先給該計數(shù)-1，然后再檢查是否需要釋放資源，如果計數(shù)為1，說明該對象是資源的最后一個使用者，將該資源釋放；否則就不能釋放，因為還有其他對象也在使用該資源。

到此這篇關(guān)于掌握C++：揭秘寫時拷貝與淺深拷貝之間的關(guān)系的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ 淺拷貝深拷貝寫時拷貝內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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