c++如何实现深拷贝与浅拷贝_c++拷贝构造函数详解【原理】

浅拷贝是编译器自动生成的逐字节复制，导致指针成员共享同一内存，引发double free等问题；深拷贝需手动实现拷贝构造函数，为指针重新分配并复制数据；移动语义可避免开销，优先用于临时对象。

浅拷贝就是默认的拷贝行为，但会出问题

当你没写拷贝构造函数时，c++ 编译器自动生成一个——它逐字节复制对象内存，也就是浅拷贝。对只含基本类型或不带资源指针的类，这没问题；但一旦类里有 int*、char* 或其他动态分配的资源，浅拷贝会让两个对象指向同一块堆内存。

常见错误现象：double free or corruption、程序崩溃、值被意外覆盖。比如一个 String 类用 char* 存字符串，浅拷贝后两个对象析构时都调用 delete[] ptr，第二次 delete 就崩了。

• 浅拷贝本质是位拷贝（bitwise copy），不调用任何构造函数
• 所有成员变量按声明顺序依次复制，包括指针值本身（而非它指向的内容）
• 只要类中没有显式定义拷贝构造函数，就一定发生浅拷贝

深拷贝必须手动实现拷贝构造函数

深拷贝的核心是：为每个指针成员重新分配内存，并把原对象的数据完整复制过去。这意味着你必须自己写拷贝构造函数，且通常要配合重载赋值运算符 operator= 和析构函数（三法则/五法则）。

示例关键逻辑：

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

class String {     char* data;     size_t len; public:     String(const char* s) : len(s ? strlen(s) : 0) {         data = new char[len + 1];         if (s) strcpy(data, s);     } 
// 深拷贝构造函数 String(const String& other) : len(other.len) {     data = new char[len + 1];  // 新分配     if (other.data) strcpy(data, other.data); // 复制内容 }  ~String() { delete[] data; }
};

必须检查源对象指针是否为空，避免 strcpy(nullptr) 
分配内存失败时应抛异常（如 std::bad_alloc），否则可能造成部分初始化对象
若类中有多个指针成员，每个都要单独 new + memcpy / copy

拷贝构造函数被调用的 4 种典型场景
很多人以为只在 String s2 = s1; 时触发，其实还有更隐蔽的调用点，容易漏掉深拷贝逻辑导致 bug。

用一个已存在对象初始化新对象：String s2(s1); 或 String s2 = s1; 
函数传参时以值传递方式接收对象：void func(String s) { ... } → 调用拷贝构造创建形参
函数返回局部对象（非引用）：String create() { return String("hi"); } → 可能触发（即使有 RVO 优化，语义上仍要求可拷贝）
用对象初始化容器元素（如 std::vector v(10, s1);）→ 拷贝构造被调用 10 次

这些地方一旦用了浅拷贝，默认行为不会报错，但后续析构或修改会暴露问题。
现代 C++ 更推荐移动语义替代深拷贝
深拷贝开销大，尤其数据量大时。C++11 后，如果对象临时生成或明确不再需要原值，应该优先用移动构造函数把资源“偷过来”，而不是复制。
例如补充移动构造函数：
String(String&& other) noexcept : data(other.data), len(other.len) {     other.data = nullptr;     other.len = 0; }

移动构造函数参数是右值引用 T&&，且最好加 noexcept 
移动后原对象必须处于有效但未指定状态（比如指针置空），确保析构安全
容器扩容、std::make_unique、函数返回临时对象等场景，编译器会优先选移动而非拷贝

真正难的不是写深拷贝，而是判断什么时候该深拷贝、什么时候该移动、什么时候根本不该拷贝（改用智能指针或值语义封装）。资源管理边界模糊时，bug 往往藏在析构和异常路径里。