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c語言為什麼要釋放所分配的内存

生活 更新时间:2024-12-29 09:17:17

c語言為什麼要釋放所分配的内存(深拷貝與淺拷貝的理解)1

先說下自己的理解吧,淺拷貝,即在定義一個類A,使用類似A obj; A obj1(obj);或者A obj1 = obj; 時候,由于沒有自定義拷貝構造函數,C 編譯器自動會産生一個默認的拷貝構造函數。這個默認的拷貝構造函數采用的是“位拷貝”(淺拷貝),而非“值拷貝”(深拷貝)的方式,如果類中含有指針變量,默認的拷貝構造函數必定出錯。

用一句簡單的話來說就是淺拷貝,隻是對指針的拷貝,拷貝後兩個指針指向同一個内存空間,深拷貝不但對指針進行拷貝,而且對指針指向的内容進行拷貝,經深拷貝後的指針是指向兩個不同地址的指針。

淺拷貝會出現什麼問題呢?

假如有一個成員變量的指針,char *m_data;

其一,淺拷貝隻是拷貝了指針,使得兩個指針指向同一個地址,這樣在對象塊結束,調用函數析構的時,會造成同一份資源析構2次,即delete同一塊内存2次,造成程序崩潰。

其二,淺拷貝使得obj.m_data和obj1.m_data指向同一塊内存,任何一方的變動都會影響到另一方。

其三,在釋放内存的時候,會造成obj1.m_data原有的内存沒有被釋放(這句話,剛開始我不太理解,如果沒有走自定義的拷貝構造函數,申請内存空間,A obj1(obj);也不走默認構造函數,走的是默認的拷貝構造函數,何來分配空間直說,更不會造成obj1.m_data原有的内存沒有被釋放,這裡剛開始我一直有疑問),造成内存洩露。

事實是這樣的,當delete obj.m_data, obj.m_data内存被釋放後,由于之前obj.m_data和obj1.m_data指向的是同一個内存空間,obj1.m_data所指的空間不能在被利用了,delete obj1.m_data也不會成功,一緻已經無法操作該空間,所以導緻内存洩露。

深拷貝采用了在堆内存中申請新的空間來存儲數據,這樣每個可以避免指針懸挂。

下面來看看類string的拷貝構造函數

   class String   {    public:    String(const String &other); //拷貝構造函數    private:    char *m_data; //用于保存字符串   };      String(const String &other)   {    int length = strlen(other.m_data);    m_data = new char[length 1];    strcpy(m_data, other.m_data); }

可以看到在拷貝構造函數中為成員變量申請了新的内存空間,這就使得兩個對象的成員變量不指向同一個内存空間,除非你的确需要這樣做,用于實現一些其他的用途。

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c語言為什麼要釋放所分配的内存(深拷貝與淺拷貝的理解)2

淺拷貝:也就是在對象複制時,隻是對對象中的數據成員進行簡單的賦值,如果對象中存在動态成員,即指針,淺拷貝就會出現問題,下面代碼:

  #include <stdio.h>    class A  {   public:   A() // 構造函數,p指向堆中分配的一空間   {   m_data = new char(100);   printf("默認構造函數\n");   }   ~A() // 析構函數,釋放動态分配的空間   {   if(m_data != NULL)   {   delete m_data;   m_data = NULL;   printf("析構函數\n");   }   }   private:   char *m_data; // 一指針成員  };    int main()  {   A a;   A b(a); // 複制對象   return 0;  }

運行結果:

*** glibc detected *** ./simple: double free or corruption (fasttop): 0x000000000c62a010 ***

分析:由于沒有拷貝構造函數,走編譯器默認的拷貝構造函數,A b(a); 進行對象析構時,會造成釋放同一内存空間2次,導緻内存洩露。

深拷貝:對于深拷貝,針對成員變量存在指針的情況,不僅僅是簡單的指針賦值,而是重新分配内存空間,如下:

  #include <stdio.h>  #include <string>    class A  {   public:   A() // 構造函數,p指向堆中分配的一空間   {   m_pdata = new char(100);   printf("默認構造函數\n");   }     A(const A& r)   {   m_pdata = new char(100); // 為新對象重新動态分配空間   memcpy(m_pdata, r.m_pdata, strlen(r.m_pdata));   printf("copy構造函數\n");   }     ~A() // 析構函數,釋放動态分配的空間   {   if(m_pdata != NULL)   {   delete m_pdata;   printf("析構函數\n");   }   }     private:   char *m_pdata; // 一指針成員  };    int main()  {   A a;   A b(a); // 複制對象   return 0;  }

下面是我在具體的應用中使用深拷貝的情況,現在把這個demo貼出來:

  #include <iostream>  #include <errno.h>  #include <vector>  #include <stdio.h>    using namespace std;    /*存儲記錄信息的結構體*/  typedef struct _RECODER_VALUE_STRU  {   int Id;   int Age;  }RECODER_VALUE_STRU;    class recorder  {   public:   recorder()   {   m_stru_RecValue.Id = -1;   m_stru_RecValue.Age = -1;   m_pRecValue = &m_stru_RecValue;     m_paddr = new char[100];   memset(m_paddr,0x00 ,100);     printf("默認 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x,\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecVa  lue, m_paddr);   }     //拷貝構造函數  /* recorder(const recorder &recorder)   {   m_stru_RecValue.Id = -1;    m_stru_RecValue.Age = -1;   m_stru_RecValue = recorder.m_stru_RecValue;   m_pRecValue = &m_stru_RecValue;     m_paddr = new char[100];   memset(m_paddr, 0x00 ,100);   memcpy(m_paddr, recorder.m_paddr, strlen(recorder.m_paddr));     printf("拷貝 construct recorder->&m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n",&m_stru_RecValue, m_pRecValu  e, m_paddr);   }  */   //構造函數   recorder(int iId, int iAge)   {   m_stru_RecValue.Id = iId;   m_stru_RecValue.Age = iAge;   m_pRecValue = &m_stru_RecValue;     m_paddr = new char[100];   memset(m_paddr, 0x00 ,100);   memcpy(m_paddr, &iAge, sizeof(int));     printf("construct recorder->&m_stru_RecValue: %x \t m_pRecValue: %x\t m_paddr: %x\n", &m_stru_RecValue, m_pRecValue,  m_paddr);   }     ~recorder()   {   // cout<<"recorder 析構"<<endl;   /*if(m_paddr != NULL)   {   delete m_paddr;   m_paddr =NULL;   }*/   }     public:   RECODER_VALUE_STRU m_stru_RecValue;//存儲記錄信息的結構體    void* m_pRecValue;//每條記錄的值   char *m_paddr;  };    int main()  {   cout <<"測試默認構造函數"<<endl<<endl;   recorder btest;   recorder btest1(btest);     printf("非參:btest ->&m_stru_RecValue: %x\t addr: %x\t m_paddr: %x\n", &btest.m_stru_RecValue, btest.m_pRecValue, btest.m_paddr);   printf("非參:btest1->&m_stru_RecValue: %x\t addr: %x\t m_paddr: %x\n", &btest1.m_stru_RecValue, btest1.m_pRecValue, btest1.m_paddr);       cout << endl<<"測試帶參數的構造函數"<<endl<<endl;       recorder btest2(1, 100);   recorder btest3(btest2);   printf("帶參:btest2->m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t, m_paddr: %x\n", &btest2.m_stru_RecValue, btest2.m_pRecValue, btest2.m_  paddr);   printf("帶參:btest3->m_stru_RecValue: %x\t m_pRecValue: %x\t, m_paddr: %x\n", &btest3.m_stru_RecValue, btest3.m_pRecValue, btest3.m_  paddr);       return 0;  }

對比結果:

注釋掉自定義拷貝構造函數,運行結果:

測試默認構造函數

默認 construct recorder->&m_stru_RecValue: ddbb8de0, m_pRecValue: ddbb8de0 m_paddr: 1b8a0010

非參:btest ->&m_stru_RecValue: ddbb8de0 addr: ddbb8de0 m_paddr: 1b8a0010

非參:btest1->&m_stru_RecValue: ddbb8dc0 addr: ddbb8de0 m_paddr: 1b8a0010

測試帶參數的構造函數

construct recorder->&m_stru_RecValue: ddbb8da0 m_pRecValue: ddbb8da0 m_paddr: 1b8a0080

帶參:btest2->m_stru_RecValue: ddbb8da0 m_pRecValue: ddbb8da0 , m_paddr: 1b8a0080

帶參:btest3->m_stru_RecValue: ddbb8d80 m_pRecValue: ddbb8da0 , m_paddr: 1b8a0080

默認拷貝構造函數結果分析:

通過結果可以看出,當成員變量為指針變量的時候,指針成員變量指向的地址都是同一個地址,無論是申請空間的成員變量m_pRecValue,和僅僅作為指針賦值的成員變量m_paddr;結構體的地址是變化的,除了指針淺拷貝與深拷貝沒什麼區别。

打開自定義拷貝構造函數,運行結果:

測試默認構造函數

默認 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9e20, m_pRecValue: 58bb9e20 m_paddr: 7a2c010

拷貝 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9e00 m_pRecValue: 58bb9e00 m_paddr: 7a2c080

非參:btest ->&m_stru_RecValue: 58bb9e20 addr: 58bb9e20 m_paddr: 7a2c010

非參:btest1->&m_stru_RecValue: 58bb9e00 addr: 58bb9e00 m_paddr: 7a2c080

測試帶參數的構造函數

construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9de0 m_pRecValue: 58bb9de0 m_paddr: 7a2c0f0

拷貝 construct recorder->&m_stru_RecValue: 58bb9dc0 m_pRecValue: 58bb9dc0 m_paddr: 7a2c160

帶參:btest2->m_stru_RecValue: 58bb9de0 m_pRecValue: 58bb9de0 , m_paddr: 7a2c0f0

帶參:btest3->m_stru_RecValue: 58bb9dc0 m_pRecValue: 58bb9dc0 , m_paddr: 7a2c160

自定義深拷貝構造函數結果分析:

從結果可以看出,所有成員變量的地址都不相同。

其他:

1. 有時候為了防止默認拷貝發生,可以聲明一個私有的拷貝構造函數(不用寫代碼),這樣的話,如果試圖調用 A b(a); 就調用了私有的拷貝構造函數,編譯器會報錯,這也是一種偷懶的做法。

2. 一個類中可以存在多個拷貝構造函數,例如:

  Calss A  {  Public:  X(const X&);//const拷貝構造  X(X &);//非const拷貝構造  X(X& , int iData);  }

暫時就先分析到這裡,如果以後遇到新的關于拷貝構造的情況,再繼續分析。

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