C++深拷贝与浅拷贝问题解析及解决方案

1. 浅拷贝问题深度解析与解决方案

1.1 浅拷贝引发的双重释放问题

让我们从一个典型的栈类实现开始分析：

cpp复制class Stack {
public:
    Stack(int n = 10) {
        _a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
        _size = 0;
        _capacity = n;
    }
    ~Stack() {
        free(_a);
        _a = nullptr;
        _size = _capacity = 0;
    }
private:
    int* _a;
    size_t _size;
    size_t _capacity;
};

当执行以下操作时：

cpp复制Stack st1;
Stack st2(st1);  // 这里使用了编译器生成的默认拷贝构造函数
Stack st3(30);
st1 = st3;       // 这里使用了编译器生成的默认赋值运算符

这段代码看似简单，实则暗藏两个致命问题：

1. 内存泄漏：赋值操作st1 = st3导致原st1._a指向的内存块丢失，无法被释放
2. 双重释放：析构时多个对象指向同一内存块，导致多次释放同一内存区域

提示：在C++中，如果类包含指针成员并管理动态内存，必须自定义拷贝构造函数和赋值运算符，这就是著名的"Rule of Three"原则。

1.2 问题根源与解决方案

浅拷贝问题的本质在于指针成员的简单复制。要解决这个问题，我们需要实现深拷贝：

cpp复制class Stack {
public:
    // 深拷贝构造函数
    Stack(const Stack& other) {
        _a = (int*)malloc(sizeof(int) * other._capacity);
        memcpy(_a, other._a, sizeof(int) * other._size);
        _size = other._size;
        _capacity = other._capacity;
    }
    
    // 深拷贝赋值运算符
    Stack& operator=(const Stack& other) {
        if (this != &other) {  // 防止自赋值
            int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * other._capacity);
            free(_a);  // 释放原有内存
            _a = tmp;
            memcpy(_a, other._a, sizeof(int) * other._size);
            _size = other._size;