面试题：C++ 中浅拷贝和深拷贝在拷贝构造函数重写中的区别

Question

请解释在 C++ 中，浅拷贝和深拷贝在重写拷贝构造函数时的具体区别，并举例说明何时会因使用浅拷贝而导致程序错误。

Answer 1

浅拷贝和深拷贝在重写拷贝构造函数时的区别

1. 浅拷贝：
   • 在浅拷贝中，当使用拷贝构造函数创建一个新对象时，新对象的成员变量直接复制源对象对应成员变量的值。对于指针类型的成员变量，只是复制了指针的值，即新对象和源对象的指针成员指向同一块内存地址。
   • 例如：

class ShallowCopy {
public:
    int *data;
    ShallowCopy(int value) {
        data = new int(value);
    }
    // 浅拷贝构造函数
    ShallowCopy(const ShallowCopy& other) {
        data = other.data;
    }
    ~ShallowCopy() {
        delete data;
    }
};

2. 深拷贝：
   • 深拷贝在创建新对象时，对于指针类型的成员变量，会重新分配内存，并将源对象指针所指向内存中的内容复制到新分配的内存中。这样新对象和源对象的指针成员指向不同的内存地址，但内容相同。
   • 例如：

class DeepCopy {
public:
    int *data;
    DeepCopy(int value) {
        data = new int(value);
    }
    // 深拷贝构造函数
    DeepCopy(const DeepCopy& other) {
        data = new int(*other.data);
    }
    ~DeepCopy() {
        delete data;
    }
};

使用浅拷贝导致程序错误的情况

当对象包含动态分配的内存（如上述例子中的指针 data），并且使用浅拷贝构造函数时，会出现以下问题：

1. 内存释放问题：
   • 当源对象和拷贝对象都要销毁时，由于它们的指针指向同一块内存，会导致这块内存被释放两次，这是未定义行为。例如，上述 ShallowCopy 类，当两个 ShallowCopy 对象都析构时，都会执行 delete data，就会出现内存二次释放错误。
2. 数据一致性问题：
   • 如果其中一个对象修改了动态分配内存中的数据，由于另一个对象的指针也指向这块内存，会导致另一个对象的数据也意外改变。例如，在 ShallowCopy 类中，如果其中一个对象修改了 *data 的值，另一个对象的 *data 值也会改变，这可能不符合程序的预期逻辑。