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c++如何实现深拷贝_c++拷贝构造函数与赋值重载【核心】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-14 11:25:02

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来源于php中文网

原创

深拷贝必须手动实现,编译器默认生成浅拷贝;类含指针或独占资源时,需显式定义拷贝构造函数和赋值运算符重载,推荐用copy-and-swap保证异常安全与自赋值安全。

c++如何实现深拷贝_c++拷贝构造函数与赋值重载【核心】

深拷贝必须手动实现,编译器默认生成的是浅拷贝

当你类里有指针成员(比如 int*std::string* 或动态分配的资源),不写拷贝构造函数和 operator=,编译器会按字节复制指针值——两个对象指向同一块内存。后续一个对象析构时 delete 了,另一个再访问就是野指针;或者两次 delete 同一地址,直接崩溃。

所以只要类管理了堆内存、文件句柄、socket 描述符等独占资源,就必须显式定义:

  • MyClass(const MyClass& other) —— 拷贝构造函数
  • MyClass& operator=(const MyClass& other) —— 赋值运算符重载

拷贝构造函数:只在对象初始化时调用

它只在以下场景触发:

  • MyClass a(b); —— 显式声明并初始化
  • MyClass a = b; —— 拷贝初始化(注意:不是赋值)
  • 函数传值调用:void foo(MyClass x) { ... }; foo(a);
  • 函数返回局部对象:MyClass bar() { MyClass x; return x; }(可能被 RVO 优化掉,但语义上仍需支持)

关键点:不处理 this 原有资源(因为是构造,this 还没初始化完),只管从 other 安全读取并分配新内存。例如:

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class Buffer {
    char* data_;
    size_t size_;
public:
    Buffer(const Buffer& other) : size_(other.size_) {
        data_ = new char[size_];
        std::memcpy(data_, other.data_, size_);
    }
};

赋值重载:必须自检 + 释放旧资源 + 深拷贝

operator= 是运行时行为,this 已存在,可能已持有资源。常见错误包括:

  • 忘记自赋值检查:a = a; 会导致先 delete data_memcpy(nullptr, ...)
  • 没释放原有内存,造成泄漏
  • 异常不安全:new 失败前就 delete 了旧数据,对象处于半失效状态

推荐写法(copy-and-swap)更安全:

Buffer& operator=(Buffer other) { // 注意:参数传值,自动调用拷贝构造
    swap(*this, other);
    return *this;
}
friend void swap(Buffer& a, Buffer& b) noexcept {
    using std::swap;
    swap(a.data_, b.data_);
    swap(a.size_, b.size_);
}

这样既避免自赋值问题,又天然支持异常安全:失败只影响临时对象 other,原对象不变。

现代 C++ 更推荐用 RAII 和值语义替代手写深拷贝

手动管理 new/delete 容易出错。实际项目中应优先:

  • std::vector 替代 char*,用 std::string 替代 char* —— 它们自己实现了正确的深拷贝
  • 资源用智能指针封装,如 std::unique_ptr<t></t>(禁止拷贝,只可移动)或 std::shared_ptr<t></t>(引用计数,拷贝是共享)
  • 如果真需要深拷贝语义,考虑显式提供 clone() 成员函数,比重载 = 更清晰

手写拷贝构造和赋值重载不是“必须掌握的技能”,而是“不得不写的补救措施”——说明你的类设计已经偏离了 RAII 原则。真正难的不是语法,是怎么让类不需要写它们。

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