什么是深拷贝和浅拷贝？请给出示例。

八股文_C++内存管理面试题 0 170

参考回答

深拷贝和浅拷贝是C++中常见的对象复制方式，它们的区别主要体现在拷贝对象时是否共享内部资源。

浅拷贝（Shallow Copy）：拷贝对象时，只复制对象的值或指针，而不会复制对象指向的内存或资源。当原对象的资源被修改或释放时，浅拷贝的副本也会受到影响。
深拷贝（Deep Copy）：拷贝对象时，除了复制对象的值或指针外，还会复制对象指向的所有资源。这样，原对象和拷贝对象就拥有各自独立的资源，不会相互影响。

详细讲解与拓展

1. 浅拷贝示例

浅拷贝通常发生在使用默认的拷贝构造函数或赋值操作符时。这种方式只是将对象的数据成员逐一拷贝，对于指针成员，仅拷贝指针的值，而不会新分配内存。

#include <iostream>
using namespace std;

class ShallowCopy {
public:
    int* data;

    ShallowCopy(int value) {
        data = new int(value);
    }

    // 默认的拷贝构造函数（浅拷贝）
    ShallowCopy(const ShallowCopy& other) {
        data = other.data;  // 只是拷贝指针，指向同一块内存
    }

    ~ShallowCopy() {
        delete data;  // 释放内存
    }
};

int main() {
    ShallowCopy obj1(10);
    ShallowCopy obj2 = obj1;  // 浅拷贝

    cout << *(obj1.data) << endl;  // 输出 10
    cout << *(obj2.data) << endl;  // 输出 10

    // 问题：当 obj1 或 obj2 超出作用域时，都会释放同一块内存，导致悬空指针
}

在上面的代码中，obj1和obj2共享相同的内存。无论先销毁哪个对象，另一个对象的data成员都会成为悬空指针，导致程序崩溃或者内存泄漏。

2. 深拷贝示例

深拷贝通过手动编写拷贝构造函数，确保复制时不仅复制对象的数据成员，还会复制指针所指向的内存。这样，每个对象都有自己的独立资源。

#include <iostream>
using namespace std;

class DeepCopy {
public:
    int* data;

    DeepCopy(int value) {
        data = new int(value);
    }

    // 手动实现的拷贝构造函数（深拷贝）
    DeepCopy(const DeepCopy& other) {
        data = new int(*(other.data));  // 分配新的内存并复制内容
    }

    ~DeepCopy() {
        delete data;  // 释放内存
    }
};

int main() {
    DeepCopy obj1(10);
    DeepCopy obj2 = obj1;  // 深拷贝

    cout << *(obj1.data) << endl;  // 输出 10
    cout << *(obj2.data) << endl;  // 输出 10

    // obj1 和 obj2 拥有各自独立的内存，不会相互影响
}

在这个例子中，obj1和obj2分别拥有独立的内存区域。当一个对象超出作用域并销毁时，它的内存会被释放，而另一个对象依然有效，不会出现内存泄漏或悬空指针问题。

3. 拷贝构造函数的选择

如果没有显式定义拷贝构造函数，编译器会为你提供一个默认的浅拷贝构造函数。在默认情况下，编译器只会简单地逐一复制对象的成员变量。如果成员变量中包含指针，拷贝构造函数就会导致浅拷贝问题。

为了避免这种问题，我们应该手动实现拷贝构造函数，确保进行深拷贝，特别是当类中含有指针或动态分配的资源时。

4. 浅拷贝与深拷贝的比较

浅拷贝适用于对象之间的资源可以共享的情况，通常用于对象中没有动态分配内存，或者不需要独立的资源管理的情境。
深拷贝适用于对象之间需要独立的资源，尤其是当类成员中有动态分配的内存时。深拷贝确保每个对象拥有独立的资源，不会相互影响。

总结

浅拷贝只是复制指针值，可能导致多个对象共享相同的资源，容易出现内存泄漏或悬空指针的问题。
深拷贝通过复制对象指向的资源，确保每个对象拥有独立的资源，避免了共享资源带来的问题。
在处理涉及动态内存的类时，通常需要手动实现深拷贝构造函数，确保资源管理正确。