• C++深浅拷贝及简易string类实现


    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。
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    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。
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    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,
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    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
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    Linux GCC

    GCC编译器采用的是写时拷贝的方式
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    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
    string(const char* str = "")
    {
    	if (nullptr == str)
    	{
    		assert(false);
    		return;
    	}
    	//+1是因为有'\0',strcpy会将源字符串中的'\0’拷贝到目标空间
    	_str = new char[strlen(str) + 1];
    	strcpy(_str, str);
    }
    
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    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
    string(const string& s)
    	:_str(new char[strlen(s._str) + 1])
    {
    	strcpy(_str, s._str);
    }
    
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    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
    string& operator=(const string& s)
    {
    	//避免自己给自己赋值
    	if (this != &s)
    	{
    		char* temp = new char[strlen(s._str) + 1];
    		strcpy(temp, s._str);
    		delete[] _str;
    		_str = temp;
    	}
    	return *this;
    }
    
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    另一种写法
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    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
    ~string()
    {
    	if (_str)
    	{
    		delete[]_str;
    		_str = nullptr;
    	}
    }
    
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    现代版写法string类

    构造函数

    string(const char* str = "")
    {
    	if (str == nullptr)
    	{
    		assert(false);
    	}
    	_str = new char[strlen(str) + 1];
    	strcpy(_str, str);
    }
    
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    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
    string(const string& s)
    	:_str(nullptr)
    {
    	//调用构造函数
    	string temp(s._str);
    	//交换以后temp指向空,函数退出后被销毁
    	swap(_str, temp._str);
    }
    
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    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
    string& operator=(string& s)
    {
    	if (this != &s)
    	{
    		string temp(s);
    		swap(_str, s._str);
    	}
    	return *this;
    }
    
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    更简洁的写法:

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

    ~string()
    {
    	if (_str)
    	{
    		delete[] _str;
    		_str = nullptr;
    	}
    }
    
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