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C++深浅拷贝及简易string类实现方式
来源:jb51  时间:2023/2/8 8:56:31  对本文有异议

三种拷贝方式

浅拷贝

对于自定义的string类,如果不显式定义拷贝构造函数,编译器会默认生成拷贝构造函数,此时的拷贝方式是浅拷贝,两个对象会公用一块儿内存,析构时同一空间被释放两次,会导致程序崩溃。

赋值运算符重载也会产生同样的问题,同时,由于被赋值对象原来有空间,浅拷贝还会导致旧的空间无法找到,造成内存泄漏。

深拷贝

类中设计到资源的管理,拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数都要显示给出,按照深拷贝的方式。

深拷贝的方式让每个对象都独立拥有一份资源,不会造成多次释放导致程序崩溃的问题。

写时拷贝

写时拷贝是通过浅拷贝+引用计数的方式来实现的,引用计数是用来记录资源的被引用的次数,

可以将这种写时拷贝的机制想象成“拖延症”,只有当不得不进行拷贝时,才会开辟新空间进行拷贝

VS与GCC中的拷贝方式

Windows VS2022

VS中采用的是深拷贝的方式

Linux GCC

GCC编译器采用的是写时拷贝的方式

简易string类

简易string类主要实现四个功能,即构造函数、拷贝构造函数、析构函数、赋值运算符重载,主要考察深浅拷贝

实现简易string类有两种代码风格,一种传统版写法,代码复用性第,可读性较好;另一种称为现代版写法,代码复用性高,但是较难理解。

传统版写法的string类

构造函数

步骤:

  • 判断是否为空指针,string类不允许nullptr构造对象
  • 申请新空间
  • 将字符串中的值拷贝到申请的空间
  1. string(const char* str = "")
  2. {
  3. if (nullptr == str)
  4. {
  5. assert(false);
  6. return;
  7. }
  8. //+1是因为有'\0',strcpy会将源字符串中的'\0'拷贝到目标空间
  9. _str = new char[strlen(str) + 1];
  10. strcpy(_str, str);
  11. }

拷贝构造函数

步骤:

  • 开辟空间
  • 用源对象的_str给当前对象的_str赋值
  1. string(const string& s)
  2. :_str(new char[strlen(s._str) + 1])
  3. {
  4. strcpy(_str, s._str);
  5. }

赋值运算符重载

步骤:

  • 判断是否自己给自己赋值
  • 开辟新空间
  • 拷贝元素
  • 删除旧空间
  1. string& operator=(const string& s)
  2. {
  3. //避免自己给自己赋值
  4. if (this != &s)
  5. {
  6. char* temp = new char[strlen(s._str) + 1];
  7. strcpy(temp, s._str);
  8. delete[] _str;
  9. _str = temp;
  10. }
  11. return *this;
  12. }

另一种写法

这种写法不用定义临时变量,代码相对简洁一点,但是如果new申请空间失败,旧的空间也无法找到。

析构函数

步骤:

  • 释放空间
  • 将指针置为空
  1. ~string()
  2. {
  3. ?? ?if (_str)
  4. ?? ?{
  5. ?? ??? ?delete[]_str;
  6. ?? ??? ?_str = nullptr;
  7. ?? ?}
  8. }

 

现代版写法string类

构造函数

  1. string(const char* str = "")
  2. {
  3. if (str == nullptr)
  4. {
  5. assert(false);
  6. }
  7. _str = new char[strlen(str) + 1];
  8. strcpy(_str, str);
  9. }

拷贝构造函数

拷贝构造函数中利用构造函数,实现了代码的复用

步骤:

  • 在初始化列表中将_str置为空
  • 定义一个临时的string类对象,指向要拷贝的对象相同位置
  • 交换临时对象与当前对象的_str
  1. string(const string& s)
  2. :_str(nullptr)
  3. {
  4. //调用构造函数
  5. string temp(s._str);
  6. //交换以后temp指向空,函数退出后被销毁
  7. swap(_str, temp._str);
  8. }

赋值运算符重载函数

步骤:

  • 判断是否为自己给自己赋值
  • 调用拷贝构造函数定义临时变量
  • 交换临时变量与当前对象的_str
  1. string& operator=(string& s)
  2. {
  3. if (this != &s)
  4. {
  5. string temp(s);
  6. swap(_str, s._str);
  7. }
  8. return *this;
  9. }

更简洁的写法:

  1. string& operator=(string s)
  2. {
  3. //传参调用拷贝构造函数,不用判断是否给自己赋值
  4. swap(_str, s._str);
  5. return *this;
  6. }

析构函数

  1. ~string()
  2. {
  3. if (_str)
  4. {
  5. delete[] _str;
  6. _str = nullptr;
  7. }
  8. }

总结

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持w3xue。

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