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C++如何实现类的深拷贝与浅拷贝

P粉602998670

发布： 2025-09-12 11:06:01

原创

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深拷贝需手动实现以避免共享内存问题。当类含指针时，默认拷贝仅复制地址（浅拷贝），导致析构时重复释放；深拷贝则分配独立内存并复制数据，需自定义拷贝构造函数与赋值操作符。遵循“三法则”或“五法则”，补全析构、拷贝控制及移动操作，防止资源泄漏。推荐使用智能指针或标准容器替代裸指针，自动管理内存。

c++如何实现类的深拷贝与浅拷贝

在C++中，深拷贝与浅拷贝主要涉及对象复制时如何处理指针成员。默认的拷贝构造函数和赋值操作符执行的是浅拷贝，这在某些情况下会导致问题，比如多个对象共享同一块堆内存，造成重复释放或数据污染。理解并正确实现深拷贝是管理资源的关键。

浅拷贝：默认行为的风险

当类中包含指针成员时，编译器生成的默认拷贝构造函数和赋值操作符只会复制指针的值（即地址），而不是指向的数据。这称为浅拷贝。

例如：

class String {
private:
    char* data;
public:
    String(const char* str) {
        data = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(data, str);
    }
    // 缺少自定义拷贝构造函数 → 使用默认浅拷贝
    ~String() { delete[] data; }
};

String s1("hello");
String s2 = s1; // 浅拷贝：s1 和 s2 的 data 指向同一块内存

当 s1 和 s2 析构时，同一块内存会被 delete 两次，导致未定义行为。

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深拷贝：手动分配独立内存

深拷贝要求为新对象分配新的内存空间，并将原对象的数据复制过去，确保两个对象完全独立。

实现方式是自定义拷贝构造函数和重载赋值操作符：

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class String {
private:
    char* data;
public:
    String(const char* str) {
        data = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(data, str);
    }

    // 拷贝构造函数：深拷贝
    String(const String& other) {
        data = new char[strlen(other.data) + 1];
        strcpy(data, other.data);
    }

    // 赋值操作符：深拷贝（注意自赋值检查）
    String& operator=(const String& other) {
        if (this != &other) { // 防止自赋值
            delete[] data; // 释放原内存
            data = new char[strlen(other.data) + 1];
            strcpy(data, other.data);
        }
        return *this;
    }

    ~String() { delete[] data; }
};

这样，每个 String 对象都拥有独立的 data 内存，互不影响。

遵守“三法则”或“五法则”

在C++中，如果类需要自定义析构函数、拷贝构造函数或赋值操作符中的任意一个，通常需要全部自定义。这就是所谓的“三法则”。

在C++11后，还应考虑移动构造函数和移动赋值操作符，形成“五法则”。

例如，添加移动语义：

String(String&& other) noexcept {
    data = other.data; // 转让指针
    other.data = nullptr; // 防止原对象释放内存
}

String& operator=(String&& other) noexcept {
    if (this != &other) {
        delete[] data;
        data = other.data;
        other.data = nullptr;
    }
    return *this;
}

移动操作避免不必要的内存复制，提升性能。

基本上就这些。只要类里有指针或动态资源，就要考虑深拷贝，并补全拷贝控制成员。现代C++推荐优先使用智能指针或标准容器（如std::string、std::vector），它们已内置深拷贝机制，能大幅减少手动管理内存的需要。

以上就是C++如何实现类的深拷贝与浅拷贝的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！