面试题：C++ 重写拷贝构造函数中的深拷贝与浅拷贝问题

Question

有一个 `Image` 类，它包含一个指向 `unsigned char` 类型动态数组的指针，用于存储图像数据。这个动态数组的大小在运行时确定。请编写该类的拷贝构造函数，并解释为什么要采用深拷贝而不是浅拷贝，若采用浅拷贝会出现什么问题。

Answer 1

#include <iostream>
#include <cstring>

class Image {
private:
    unsigned char* data;
    size_t size;
public:
    Image(size_t s) : size(s) {
        data = new unsigned char[size];
    }

    // 拷贝构造函数，采用深拷贝
    Image(const Image& other) : size(other.size) {
        data = new unsigned char[size];
        std::memcpy(data, other.data, size);
    }

    ~Image() {
        delete[] data;
    }
};

采用深拷贝的原因及浅拷贝问题：

1. 深拷贝原因：图像数据存储在动态分配的内存中，深拷贝能确保每个 Image 对象都有自己独立的图像数据副本。这样，当一个对象的图像数据发生变化时，不会影响到其他对象。如果采用浅拷贝，只是简单地复制指针，多个对象将共享同一块内存，这不符合对象独立性的要求。
2. 浅拷贝问题：
   • 内存释放问题：当多个对象共享同一块内存，析构时会导致同一块内存被多次释放，从而引发未定义行为。例如，第一个对象析构释放了内存，第二个对象析构时再释放同一块内存就会出错。
   • 数据修改问题：一个对象修改图像数据会影响其他对象，因为它们共享同一块内存。比如一个对象对图像进行滤波处理，其他对象的图像也会跟着改变，这通常不是我们期望的行为。