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C++ 怎么实现深拷贝 C++ 拷贝构造与赋值运算符重写【核心】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-02 15:35:08

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来源于php中文网

原创

不是必须手动实现深拷贝,但含裸指针等非RAII资源时默认浅拷贝会导致double-free;std::string/vector等已内置深拷贝;赋值运算符推荐复制-交换法,避免自我赋值问题。

c++ 怎么实现深拷贝 c++ 拷贝构造与赋值运算符重写【核心】

拷贝构造函数必须手动实现深拷贝吗

不是“必须”,但只要类里有指针成员(尤其是指向堆内存的 int*char*std::vector 以外的自定义资源),默认拷贝构造函数只会做浅拷贝——两个对象共享同一块内存,后续析构时会 double-free,程序大概率崩溃。

典型错误现象:double free or corruptionSegmentation fault (core dumped),尤其在函数返回局部对象或容器扩容时高频触发。

  • 如果所有成员都是对象或标准智能指针(如 std::unique_ptr),编译器生成的拷贝构造函数已自动完成深拷贝语义
  • 如果含裸指针、文件句柄、socket 描述符等非 RAII 资源,必须手动实现
  • 注意:std::stringstd::vector 自身已管理堆内存,它们的拷贝是深拷贝,无需额外处理

赋值运算符重载的正确写法(含自我赋值保护)

赋值运算符比拷贝构造更易出错:它要先释放旧资源,再复制新资源。若没处理自我赋值(a = a),释放后就访问了野指针。

推荐采用「复制-交换」(copy-and-swap)惯用法,天然规避自我赋值和异常安全问题:

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class MyClass {
    int* data_;
public:
    MyClass& operator=(MyClass other) { // 注意:参数按值传递(触发拷贝构造)
        swap(*this, other); // 交换 this 和 other 的资源
        return *this;
    }
    friend void swap(MyClass& a, MyClass& b) noexcept {
        using std::swap;
        swap(a.data_, b.data_);
    }
};
  • 不要写 if (this == &other) return *this; —— 这只是补救,掩盖了设计缺陷
  • 参数必须是值传递(MyClass other),不是 const MyClass&,否则无法移动/交换
  • 交换函数需声明为 friend 并标记 noexcept,确保 std::swap 可调用

拷贝构造函数里最容易漏掉的三件事

即使写了拷贝构造,仍常因细节导致未定义行为:

  • 忘了为新分配的内存初始化内容(比如 new int[size] 不等于 new int[size](),后者才零初始化)
  • 拷贝长度信息不一致:比如只拷了 size_,但没按它来分配/复制实际数据,或没更新 capacity_
  • 异常安全性缺失:若在拷贝中途(如 new 失败)抛出异常,当前对象可能处于半构造状态——建议在构造函数体外用 try/catch 或直接使用 std::vector 替代裸数组

示例错误写法:data_ = new int[other.size_]; memcpy(data_, other.data_, other.size_ * sizeof(int)); —— 如果 other.data_nullptr 就崩了;正确做法应先判空。

现代 C++ 中哪些情况可以彻底避开手写拷贝控制

如果你能控制类的设计,优先用 RAII 和标准类型封装资源,就能让编译器替你干活:

  • std::unique_ptr 替代 T* 数组:移动语义可用,拷贝被禁用(符合语义)
  • std::shared_ptr 管理共享资源:拷贝即增加引用计数,天然线程安全
  • std::string_view 替代 const char* 参数:避免所有权争议
  • 把裸资源封装进独立的小类(如 FileHandle),并在其内部实现正确的拷贝/移动逻辑,主类只需依赖它

手写拷贝构造和赋值运算符不是“高级技巧”,而是资源管理失控的信号灯。真正难的不是语法,是判断“这个类是否该支持拷贝”——很多场景下,删掉拷贝函数、只留移动,反而更清晰、更安全。

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