C++的类和动态内存分配（深拷贝与浅拷贝）并实现自己的string类

首先，我们先写一个并不完美的类：

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;class Mystring{private:char *p;int len;static int num;friend ostream& operator<<(ostream& os, const Mystring& c);public:Mystring(const char *q);Mystring(const Mystring& t);~Mystring();Mystring& operator=(const Mystring& t);
};
int Mystring::num=0;Mystring::Mystring(const char *q){len=strlen(q);p=new char[len+1];strcpy(p,q);num++;
}Mystring::~Mystring(){delete []p;p=nullptr;
}ostream& operator<<(ostream& os, const Mystring& c){os << c.p << "  num: " << c.len << "  all number:  " << c.num;return os;
}
int main(){Mystring a("asdf");Mystring b{a};Mystring c=b;Mystring d("ghjkl");d=c;cout << a << endl << b << endl << c << endl << d;
}

大家直接看代码，可能会有一点点费劲，这里讲解一下。我们这个类有一个char*p。这个地方很关键。因为我们在构造函数中，使用了new去动态创建了一个对象。这个对象中，拥有了这个动态创建的指针。

随后，我们使用了=号。用于一个对象为另一个对象赋值，拷贝。

问题随之而来，因为我们把指针也相等的赋值了过去。这意味着，两个对象的指针指向了同一段内存，而这一段内存是我们使用动态分配new主动分配的。当其中一个对象调用了析构函数，将自己销毁掉。这个对象里面指针所指向的内存也随之释放。但是，另一个对象的指针还指向了刚才被释放掉的内存。这个时候，如果继续对剩下的对象进行销毁，调用析构函数。就会对相同的内存连续释放（delete）了两次。从而导致程序崩溃。

C++提供下面这些默认函数（如果您没有提供）:

• 默认构造函数。不接受参数也不执行任何操作。
• 默认析构函数，不执行任何操作。
• 拷贝（复制）构造函数。用对象初始化另一个新建对象，逐个复制非静态成员，复制的是成员的值（浅复制）。
• 拷贝赋值运算符。用对象赋值给另一个对象，逐个复制非静态成员，复制的是成员的值（浅复制）。
• 移动构造函数。C++11增加。
• 移动赋值运算符。C++11增加。
• 地址运算符。返回对象的地址。和我们想象一致，不再讨论。

使用默认拷贝构造函数和使用默认=赋值运算符，导致浅拷贝，在析构时会出现重复释放（delete）同一段内存，导致程序崩溃。

怎么解决这个问题呢？

1、自己定义拷贝构造函数和重载=号，实现深拷贝。

如下，我们自己实现了重载=和自定义拷贝构造函数。（这也是为什么，一旦类中出现了指针，就需要自己定义=和拷贝构造函数，因为一定会出现浅拷贝）只有自己实现了这些功能，才会实现深拷贝。

#include<iostream>
#include<cstring>
using namespace std;class Mystring{private:char *p;int len;static int num;friend ostream& operator<<(ostream& os, const Mystring& c);public:Mystring(const char *q);Mystring(const Mystring& t);~Mystring();Mystring& operator=(const Mystring& t);
};
int Mystring::num=0;
Mystring::Mystring(const char *q){len=strlen(q);p=new char[len+1];strcpy(p,q);num++;
}
//重新写的拷贝构造函数
Mystring::Mystring(const Mystring& t){p=new char[t.len+1];len=t.len;strcpy(p,t.p);num++;
}
Mystring::~Mystring(){delete []p;p=nullptr;
}
//重新写的=号的重载
Mystring& Mystring::operator=(const Mystring& t){delete[]p;p=new char[t.len+1];strcpy(p,t.p);len=strlen(p);return *this;
}
ostream& operator<<(ostream& os, const Mystring& c){os << c.p << "  num: " << c.len << "  all number:  " << c.num;return os;
}
int main(){Mystring a("asdf");Mystring b{a};Mystring c=b;Mystring d("ghjkl");d=c;cout << a << endl << b << endl << c << endl << d;
}

浅拷贝：顾名思义，就是单纯的把值传了过去。但是因为涉及到了动态分配的内存，导致两个指针指向了同一个地方，最终释放的时候，会出现同一段内存被多次释放。最后崩溃掉。

而深拷贝：就是使用new重新再分配一段内存，分给拷贝的对象，不让两个指针指向同一段内存，只有他们各自指向了一段内存，才不会被多次释放。

重新写拷贝构造和重载=号，实际上就是多了一步new（分配内存）的步骤。代码如上，可以复制看看。

String s2(s1);String s3 = s1;string s4 = string(s1);string* ps4 = new string(s1);//1.调用拷贝构造函数//2.调用拷贝构造函数//3.调用拷贝构造函数//4.调用拷贝构造函数

如上，是四种拷贝函数的用法。都是调用了拷贝构造函数。区别在于，有的是临时对象，有的是直接构造，有的是动态分配了一个，然后构造。

这里说一个重点，如果有动态分配的内存，那么new和delete在构造和析构中，一定要一一对应。

如果，一个类中，出现了指针并且涉及到了动态内存分布，我们就必须要重新写  析构函数  拷贝构造函数  拷贝赋值 （移动拷贝构造） （移动拷贝赋值）

如果对象中出现指针成员变量，那么必须实现构造函数、析构函数、拷贝构造函数和=重载函数，以达到深拷贝。

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每日金句：

                一切所谓不可能之事，其实都是尚未发生的事。

                                                                                                        -----------黄泉