这个问题问得非常精准,它正好切中了深拷贝和浅拷贝最核心的矛盾点。
您的问题包含两个层面:
1.默认拷贝构造函数有什么缺点?
2.如何解决这个缺点?
1. 默认拷贝构造函数的缺点(浅拷贝的陷阱)
当您不提供任何拷贝构造函数时,C++编译器会为您生成一个默认拷贝构造函数 。它的工作方式非常"天真":对对象的所有成员进行逐位复制(bit-wise copy) 。
- 对于普通成员变量(如 int, double),这没有问题。
- 但对于指针 成员变量,它复制的是指针的地址,而不是指针所指向的内存里的内容。
这就是浅拷贝,它会带来三个致命的缺点:
缺点一:内存重复释放 (Double Free) 这是最严重的问题。当两个对象的指针指向同一块内存时,它们各自的生命周期结束时,都会调用析构函数来 delete 这块内存。第一次 delete 成功,第二次 delete 就会作用于一块已经被释放的内存,导致程序立即崩溃。
缺点二:数据意外修改 (Unintended Side Effects) 因为两个对象共享同一份数据,通过一个对象修改了这份数据,会立刻影响到另一个对象。这破坏了对象的独立性和封装性,会导致非常隐蔽和难以调试的逻辑错误。
缺点三:悬挂指针 (Dangling Pointer) 如果其中一个对象被销-毁(比如离开了它的作用域),它会释放掉共享的内存。此时,另一个对象里的指针就变成了指向无效内存的"悬挂指针"。任何对这个指针的访问都将导致未定义行为(通常是程序崩溃)。
2. 如何避免:手动实现深拷贝
为了避免上述所有问题,我们必须手动编写自己的拷贝构造函数 ,用深拷贝来覆盖掉编译器默认的浅拷贝行为。
核心思想 :不复制地址,而是复制地址指向的内容。
具体步骤如下:
-
为新对象分配独立的内存:在拷贝构造函数中,为新创建的对象的指针成员使用 new 关键字,在堆上申请一块全新的、独立的内存空间。这块内存的大小应该和源对象所指向的内存大小一致。
-
复制内容到新内存中 :使用 strcpy、memcpy 或循环等方式,将源对象指针指向的内存中的数据内容,完整地复制到刚刚为新对象申请的新内存中。
这样,两个对象就各自拥有了位于不同地址、但内容相同的资源副本。它们互不干扰,可以独立地使用和释放,从而完美地解决了浅拷贝的所有问题。
代码示例
我们再次用 MyString 类来演示这个过程:
arduino
class MyString {
private:
char* p_data;
public:
// ... 构造函数和析构函数 ...
MyString(const char* text = "")
{
p_data = new char[strlen
(text) + 1];
strcpy(p_data, text);
}
~MyString() {
delete[] p_data;
}
// 默认拷贝构造函数 (浅拷贝 - 有严重
缺点)
/*
MyString(const MyString& other)
{
p_data = other.p_data; // 仅
仅复制了指针的地址,非常危险!
}
*/
// 我们手动实现的拷贝构造函数 (深拷
贝 - 解决了所有问题)
MyString(const MyString& other)
{
// 步骤1:为新对象分配独立的内存
p_data = new char[strlen
(other.p_data) + 1];
// 步骤2:将源对象的内容复制到新
内存中
strcpy(p_data, other.
p_data);
}
};
总结一下对面试官说的话:
"默认拷贝构造函数的缺点在于它对指针只进行浅拷贝,即只复制地址,这会导致内存重复释放、数据意外修改和悬挂指针等严重问题。
为了避免这些问题,我们必须手动实现深拷贝。具体做法是在拷贝构造函数中,不直接复制指针地址,而是为新对象重新分配一块独立的内存,然后将源对象所指向的数据内容完整地复制到这块新内存中,从而确保每个对象都拥有自己独立的资源副本。