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: Helloreturn 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: Helloobj2.print();         // 输出: Helloreturn 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::moveclass 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: Helloobj1.print();                   // 输出: Emptyreturn 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

拷贝方式	深拷贝	浅拷贝	移动语义
实现复杂度	较高，需要手动复制资源	简单，默认行为	需要手动实现移动构造和赋值
效率	慢，涉及内存分配和复制	快，只复制指针	非常快，只转移资源所有权
资源独立性	独立的资源副本	共享资源	资源被转移，独占
适用场景	资源独立且需频繁复制	快速拷贝，无需独立资源	资源需要转移时，高效操作

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。