深拷贝、浅拷贝、移动语义

C++ 中的拷贝方式

1. 深拷贝（Deep Copy）

定义

深拷贝会复制对象的全部内容，包括对象中动态分配的资源。新对象与原对象完全独立，任何对新对象的修改都不会影响原对象。

实现

通常通过显式的拷贝构造函数或拷贝赋值运算符，手动分配新内存并复制资源。

示例

#include <iostream>
#include <cstring>

class MyClass {
    char* data;

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

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

    ~MyClass() {
        delete[] data;
    }

    void print() const {
        std::cout << data << "\n";
    }
};

int main() {
    MyClass obj1("Hello");
    MyClass obj2 = obj1;  // 调用深拷贝构造函数
    obj2.print();         // 输出: Hello
    return 0;
}

特点

1.深拷贝是安全的，原对象和新对象的资源完全独立。
2.对象中有动态资源时需要手动实现深拷贝。
3.较耗费性能（特别是资源较大时）。

2. 浅拷贝（Shallow Copy）

定义

浅拷贝只复制对象中的指针或引用，而不复制它们所指向的实际资源。新对象和原对象共享同一块资源。

问题

如果不小心释放了共享的资源，会导致其他对象指向无效的内存，产生 悬挂指针（Dangling Pointer）。

示例

#include <iostream>
#include <cstring>

class MyClass {
    char* data;

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

    // 默认浅拷贝（未自定义拷贝构造函数时）
    MyClass(const MyClass& other) = default;

    ~MyClass() {
        delete[] data;
    }

    void print() const {
        std::cout << data << "\n";
    }
};

int main() {
    MyClass obj1("Hello");
    MyClass obj2 = obj1;  // 浅拷贝，指向同一资源
    obj1.print();         // 输出: Hello
    obj2.print();         // 输出: Hello

    return 0;
}

特点

1.浅拷贝速度快，因为它仅复制指针的地址。
2.容易产生悬挂指针或资源泄漏问题。

3. 移动语义（Move Semantics）

定义

移动语义会将资源从一个对象“转移”到另一个对象，而不会创建或复制新的资源。原对象的资源被“搬走”，进入“有效但未定义状态”。

实现

使用移动构造函数和移动赋值运算符。

示例

#include <iostream>
#include <utility> // for std::move

class MyClass {
    char* data;

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

    // 移动构造函数
    MyClass(MyClass&& other) noexcept : data(other.data) {
        other.data = nullptr;  // 释放原对象的所有权
    }

    ~MyClass() {
        delete[] data;
    }

    void print() const {
        std::cout << (data ? data : "Empty") << "\n";
    }
};

int main() {
    MyClass obj1("Hello");
    MyClass obj2 = std::move(obj1);  // 调用移动构造函数
    obj2.print();                   // 输出: Hello
    obj1.print();                   // 输出: Empty
    return 0;
}

特点

1.移动语义速度快，不需要深拷贝。
2.常用于临时对象或需要高效转移资源的场景。
3.需要实现移动构造函数和移动赋值运算符。

4. 对比总结

5.总结

• 深拷贝：适用于需要独立资源的场景，比如资源管理类（文件、内存等）。
• 浅拷贝：简单但容易导致问题，仅适用于无需独立资源的情况。
• 移动语义：是现代 C++ 的高效资源管理方式，适合转移资源的场景。