C++拷贝构造之深浅拷贝

特别备注

本系列文章总结自MJ老师在腾讯课堂30小时快速精通C++和外挂实战-大神MJ精选,相关图片素材均取自课程中的课件。

const成员

image-20210410135026385

◼ const成员:被const修饰的成员变量、非静态成员函数

◼ const成员变量

  • 必须初始化(类内部初始化),可以在声明的时候直接初始化赋值

  • 非static的const成员变量还可以在初始化列表中初始化

class Car {
public:
    const int m_price;
    Car() :m_price(0) {}
    void run() const {
        cout << "run() const" << endl;
    }
};

◼ const成员函数(非静态)

  • const关键字写在参数列表后面,函数的声明和实现都必须带const

  • 内部不能修改非static成员变量

image-20210410135547141
  • 内部只能调用const成员函数、static成员函数

  • 非const成员函数可以调用const成员函数

  • const成员函数和非const成员函数构成重载

  • 非const对象(指针)优先调用非const成员函数

  • const对象(指针)只能调用const成员函数、static成员函数

class Car {
public:

   int m_price;

   void run() const {
      cout << "run() const" << endl;
   }

   void run() {
      cout << "run()" << endl;
   }
};

int main() {
   Car car;
   car.run();

   const Car car2{};
   car2.run();

   return 0;
}

Run->

run()
run() const

引用类型成员

image-20210410140151421

拷贝构造函数(Copy Constructor)

image-20210410140209729
class Car {
public:
   int m_price;
   int m_length;
   Car(int price = 0, int length = 0) :m_price(price), m_length(length) {
      cout << "Car(int price = 0, int length = 0)" << endl;
   }

   // 拷贝构造函数
   Car(const Car &car) :m_price(car.m_price) {
      cout << "Car(const Car &car)" << endl;
   }

   void display() {
      cout << "price=" << m_price << ", length=" << m_length << endl;
   }
};
  • 当利用已存在的对象创建一个新对象时(类似于拷贝),就会调用新对象的拷贝构造函数进行初始化
//main 函数
Car car3(100, 5);

// 利用已经存在的car3对象创建了一个car4新对象
// car4初始化时会调用拷贝构造函数
Car car4(car3);

Run->

Car(int price = 0, int length = 0)
Car(const Car &car)
  • 拷贝构造函数的格式是固定的,接收一个const引用作为参数
// 拷贝构造函数
Car(const Car &car) :m_price(car.m_price) {
   cout << "Car(const Car &car)" << endl;
}
image-20210410142758834
class Car {
   int m_price;
   int m_length;
public:
   Car(int price = 0, int length = 0) :m_price(price), m_length(length) {
      cout << "Car(int price = 0, int length = 0)" << endl;
   }

   Car(const Car &car) :m_price(car.m_price), m_length(car.m_length) {
      cout << "Car(const Car &car)" << endl;
   }

   void display() {
      cout << "price=" << m_price << ", length=" << m_length << endl;
   }
};
  • main函数
Car car1(100, 5); // Car(int price = 0, int length = 0)
Car car2(car1); // Car(const Car &car)
Car car3 = car2; // Car(const Car &car)
Car car4; // Car(int price = 0, int length = 0)

car4.display();

// 这里并没有调用拷贝构造函数(仅仅是简单的赋值操作)
car4 = car3;
car4.display();

Run->

Car(int price = 0, int length = 0)
Car(const Car &car)
Car(const Car &car)
Car(int price = 0, int length = 0)
price=0, length=0
price=100, length=5
image-20210410143145293

调用父类的拷贝构造函数

image-20210410141709206
class Person {
public:
   int m_age;
   Person(int age = 0) :m_age(age) {}
   Person(const Person &person) :m_age(person.m_age) {}
};

class Student : public Person {
public:
   int m_score;
   Student(int age = 0, int score = 0) :Person(age), m_score(score) {}
   Student(const Student &student) :Person(student), m_score(student.m_score) {}
};

浅拷贝、深拷贝

image-20210410143536038
class Car {
    int m_price;
    char *m_name;
public:
    Car(int price = 0, char *name = NULL) : m_price(price), m_name(name) {

    }

    void display() {
        cout << "price is " << m_price << ", name is " << m_name << endl;
    }
};
//main 函数
Car *car = new Car(100, "bmw");
car->display();

Run->

price is 100, name is bmw
//main 函数
char name[] = {'b', 'm', 'w', '\0'};

Car *car = new Car(100, name);
car->display();

Run->

price is 100, name is bmw
  • 对象内存分布
image-20210410144436015

car对象的m_name指向了栈空间的地址。这样的操作非常危险

修改car的构造函数,早对重开空间,来存储m_name

class Car {
    int m_price;
    char *m_name;
public:
    Car(int price = 0, const char *name = nullptr) : m_price(price) {
        if (name == nullptr) return;

        // 申请新的堆空间
        m_name = new char[strlen(name) + 1]{};
        // 拷贝字符串数据到新的堆空间
        strcpy(m_name, name);
    }

    ~Car() {
        if (m_name == nullptr) return;

        delete[] m_name;
        m_name = nullptr;
    }

    void display() {
        cout << "price is " << m_price << ", name is " << m_name << endl;
    }
};

main 函数

    char name[] = {'b', 'm', 'w', '\0'};

    Car *car = new Car(100, name);
    car->display();

Run->

price is 100, name is bmw
  • 对象内存分布
image-20210410150110268

main函数:

Car car1(100, "bmw");
Car car2 = car1;
car2.display();

run->

price is 100, name is bmw
36-main(2233,0x109af6dc0) malloc: *** error for object 0x7f811bc05930: pointer being freed was not allocated
36-main(2233,0x109af6dc0) malloc: *** set a breakpoint in malloc_error_break to debug

What 发生了什么问题?

编译器默认的提供的拷贝是浅拷贝(shallow copy)

默认拷贝构造内存布局

image-20210410150551354

当函数调用完成后 car1 ~Car() bmw堆空间释放,当car2 ~Car()时候,对地址已经释放, double free ,程序崩溃!

深拷贝

class Car {
   int m_price;
   char *m_name;
   void copy(const char *name = NULL) {
      if (name == NULL) return;

      // 申请新的堆空间
      m_name = new char[strlen(name) + 1] {};
      // 拷贝字符串数据到新的堆空间
      strcpy(m_name, name);
   }
public:
   Car(int price = 0, const char *name = NULL) :m_price(price) {
      copy(name);
   }

   Car(const Car &car) :m_price(car.m_price) {
      copy(car.m_name);
   }

   ~Car() {
      if (m_name == NULL) return;

      delete[] m_name;
      m_name = NULL;
   }

   void display() {
      cout << "price is " << m_price << ", name is " << m_name << endl;
   }
};
  • main函数
Car car1(100, "bmw");
Car car2 = car1;
car2.display();

run->

price is 100, name is bmw
  • 内存布局
image-20210410151041762
image-20210410151236826

可以看到car1 和 car2 有各自的对内存地址,两个对象的修改操作都不会影响另外一个对象的数据!

特别备注

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