C++ 浅拷贝与深拷贝是什么?(如何正确重写拷贝构造函数)

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默认拷贝构造函数执行浅拷贝,若类含裸指针或手动内存管理,会导致double free、崩溃等问题;需根据资源管理方式决定是否实现深拷贝或使用移动/共享语义。

C++ 浅拷贝与深拷贝是什么?(如何正确重写拷贝构造函数)

拷贝构造函数不写就出问题?默认行为是浅拷贝

只要类里有指针成员、动态分配的内存,或者用了 std::unique_ptr 之外的手动资源管理,编译器自动生成的拷贝构造函数大概率会出错——它只复制指针值,不复制指针指向的内容。这叫浅拷贝,多个对象共享同一块内存,析构时重复 delete 就崩。

常见错误现象:double free or corruptionsegmentation fault、程序随机崩溃,尤其在函数返回局部对象或容器 push_back 时触发。

  • 判断要不要重写:看类里有没有裸指针(int*)、char*FILE*,或自己 new/malloc 过的资源
  • 如果只用 std::vectorstd::Stringstd::shared_ptr,通常不用写——它们内部已实现深拷贝语义
  • 写了拷贝构造函数,记得也写拷贝赋值运算符operator=)和析构函数,否则违反“三法则”(c++11 后建议用“五法则”,加上移动构造和移动赋值)

怎么写一个安全的深拷贝构造函数

核心就一条:对每个动态资源,用 new(或等价方式)重新分配内存,并把原对象的数据逐字节/逐元素复制过去。

示例(简化版):

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

class Buffer {     char* data_;     size_t size_; public:     Buffer(const char* src, size_t n) : size_(n) {         data_ = new char[n];         std::memcpy(data_, src, n);     } <pre class="brush:php;toolbar:false;">// 深拷贝构造函数 Buffer(const Buffer& other) : size_(other.size_) {     data_ = new char[other.size_];           // 新分配     std::memcpy(data_, other.data_, size_); // 真复制内容 }  ~Buffer() { delete[] data_; }

};

  • 别漏掉初始化列表里的 size_,否则 data_ 分配大小可能未定义
  • std::memcpy循环复制,别直接写 data_ = other.data_(那是浅拷贝)
  • 如果类里有多个指针成员,每个都得单独分配 + 复制,顺序无关,但必须全覆盖

为什么有时候深拷贝反而不该做?

不是所有场景都需要深拷贝。比如包装一个大文件句柄、GPU 显存地址、网络 socket,复制底层资源开销极大甚至不可行——这时该用移动语义或共享语义,而不是硬写深拷贝。

  • 如果资源不可复制(如 std::Threadstd::mutex),拷贝构造函数应声明为 = delete
  • 想共享资源?改用 std::shared_ptr,它的拷贝就是“浅指针 + 深引用计数”,安全且高效
  • 临时转移所有权?优先实现移动构造函数(Buffer(Buffer&&)),用 std::move 避免无谓复制

容易被忽略的坑:异常安全与 self-assignment

深拷贝代码写得不严谨,会在异常或自赋值时翻车。比如先 deletenew,中间抛异常就内存泄漏;或者 a = a 导致 delete 自己再访问野指针。

  • 推荐“复制-交换”惯用法(copy-and-swap):用参数构造临时对象,再 swap 成员,天然处理自赋值且异常安全
  • 手动写时,务必在 delete 前保存旧指针,在 new 成功后再 delete 旧资源(即“先分配后释放”)
  • 不要在拷贝构造函数里检查 this == &other——构造函数不会被用于自赋值,那是 operator= 的事

深拷贝的本质不是“多写几行 new”,而是明确谁拥有哪块内存、生命周期如何对齐。很多 bug 其实源于没想清楚资源归属,而不是语法写错了。

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