C++深淺拷貝及簡易string類實現方式

2023-02-06 06:00:50

三種拷貝方式

淺拷貝

對於自定義的string類，如果不顯式定義拷貝建構函式，編譯器會預設生成拷貝建構函式，此時的拷貝方式是淺拷貝，兩個物件會公用一塊兒記憶體，解構時同一空間被釋放兩次，會導致程式崩潰。

賦值運運算元過載也會產生同樣的問題，同時，由於被賦值物件原來有空間，淺拷貝還會導致舊的空間無法找到，造成記憶體漏失。

深拷貝

類中設計到資源的管理，拷貝建構函式、賦值運運算元過載以及解構函式都要顯示給出，按照深拷貝的方式。

深拷貝的方式讓每個物件都獨立擁有一份資源，不會造成多次釋放導致程式崩潰的問題。

寫時拷貝

寫時拷貝是通過淺拷貝+參照計數的方式來實現的，參照計數是用來記錄資源的被參照的次數，

可以將這種寫時拷貝的機制想象成“拖延症”，只有當不得不進行拷貝時，才會開闢新空間進行拷貝

VS與GCC中的拷貝方式

Windows VS2022

VS中採用的是深拷貝的方式

Linux GCC

GCC編譯器採用的是寫時拷貝的方式

簡易string類

簡易string類主要實現四個功能，即建構函式、拷貝建構函式、解構函式、賦值運運算元過載，主要考察深淺拷貝

實現簡易string類有兩種程式碼風格，一種傳統版寫法，程式碼複用性第，可讀性較好；另一種稱為現代版寫法，程式碼複用性高，但是較難理解。

傳統版寫法的string類

建構函式

步驟：

判斷是否為空指標，string類不允許nullptr構造物件
申請新空間
將字串中的值拷貝到申請的空間

string(const char* str = "")
{
	if (nullptr == str)
	{
		assert(false);
		return;
	}
	//+1是因為有''，strcpy會將源字串中的''拷貝到目標空間
	_str = new char[strlen(str) + 1];
	strcpy(_str, str);
}

拷貝建構函式

步驟：

開闢空間
用源物件的_str給當前物件的_str賦值

string(const string& s)
	:_str(new char[strlen(s._str) + 1])
{
	strcpy(_str, s._str);
}

賦值運運算元過載

步驟：

判斷是否自己給自己賦值
開闢新空間
拷貝元素
刪除舊空間

string& operator=(const string& s)
{
	//避免自己給自己賦值
	if (this != &s)
	{
		char* temp = new char[strlen(s._str) + 1];
		strcpy(temp, s._str);
		delete[] _str;
		_str = temp;
	}
	return *this;
}

另一種寫法

這種寫法不用定義臨時變數，程式碼相對簡潔一點，但是如果new申請空間失敗，舊的空間也無法找到。

解構函式

步驟：

釋放空間
將指標置為空

~string()
{
    if (_str)
    {
        delete[]_str;
        _str = nullptr;
    }
}

現代版寫法string類