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C++中vector迭代器失效與深淺拷貝問題詳析

 更新時(shí)間:2023年01月09日 16:15:40   作者:棧幀攻城獅  
迭代器失效就是迭代器底層對應(yīng)指針?biāo)赶虻目臻g倍銷毀了,導(dǎo)致使用了一塊已經(jīng)被釋放了的空間,下面這篇文章主要給大家介紹了C++中vector迭代器失效與深淺拷貝問題的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

一、vector迭代器失效問題

1. insert迭代器失效

上文我們寫了insert的模擬實(shí)現(xiàn),最開始的版本是有許多Bug的,比如迭代器失效,最后經(jīng)過優(yōu)化修改實(shí)現(xiàn)了insert,這里我們以最初的版本為例,分析并解決迭代器失效問題。如下:

void insert(iterator pos, const T& x)
{
	//檢測參數(shù)合法性
	assert(pos >= _start);
    assert(pos <= _finish);
	//檢測是否需要擴(kuò)容
	if (_finish == _endofstorage)
	{
		size_t newcapcacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
		reserve(newcapcacity);
	}
	//挪動(dòng)數(shù)據(jù)
	iterator end = _finish - 1;
	while (end >= pos)
	{
		*(end + 1) = *end;
		end--;
	}
	//插入指定的數(shù)據(jù)
	*pos = x;
	_finish++;
}

insert的迭代器失效分為兩大類:

1.1.擴(kuò)容導(dǎo)致野指針

我們給出兩組測試用例如下:

image-20221210163325836

我們發(fā)現(xiàn)push_back尾插4個(gè)后調(diào)用insert會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)值,而push_back尾插5個(gè)后調(diào)用insert就沒有問題。

這里我們就不墨跡了,問題就是擴(kuò)容導(dǎo)致pos迭代器失效,原因在于pos沒有更新,導(dǎo)致非法訪問野指針。

上述當(dāng)尾插4個(gè)數(shù)字后,再頭插一個(gè)數(shù)字,發(fā)生擴(kuò)容,根據(jù)reserve擴(kuò)容機(jī)制,_ start和_ finish都會(huì)更新,但是這個(gè)插入的位置pos沒有更新,此時(shí)pos依舊執(zhí)行舊空間,再者reserve后會(huì)釋放舊空間,此時(shí)的pos就是野指針,導(dǎo)致*pos = x就是對非法訪問野指針。因?yàn)閜os迭代器沒有更新,所以后續(xù)挪動(dòng)數(shù)據(jù)并沒有實(shí)現(xiàn),而插入數(shù)據(jù)是對釋放的空間進(jìn)行操作,同樣沒有意義。這也就是說不論你在哪個(gè)位置插入,都沒有效果。

解決辦法:

可以通過創(chuàng)建變量n來計(jì)算擴(kuò)容前pos迭代器(指針)位置和_ start迭代器(指針)位置的相對距離,最后在擴(kuò)容后,讓_start再加上先前算好的相對距離n就是更新后的pos指針的位置了。

修正如下:

void insert(iterator pos, const T& x)
{
	//檢測參數(shù)合法性
	assert(pos >= _start);
    assert(pos <= _finish);
	//檢測是否需要擴(kuò)容,擴(kuò)容以后pos就失效了,需要更新一下
	if (_finish == _endofstorage)
	{
        size_t n = pos - _start;//計(jì)算pos和start的相對距離
		size_t newcapcacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
		reserve(newcapcacity);
        // 擴(kuò)容會(huì)導(dǎo)致pos迭代器失效,需要更新處理一下
        pos = _start + n;//防止迭代器失效,要讓pos始終指向與_start間距n的位置
	}
	//挪動(dòng)數(shù)據(jù)
	iterator end = _finish - 1;
	while (end >= pos)
	{
		*(end + 1) = *end;
		end--;
	}
	//插入指定的數(shù)據(jù)
	*pos = x;
	_finish++;
}

此時(shí)的迭代器失效已經(jīng)解決了一部分,當(dāng)然還存在一個(gè)迭代器失效問題,見下文:

1.2.迭代器指向位置意義改變

比如現(xiàn)在我要在所有的偶數(shù)前面 插入2,可是測試結(jié)果確是如下:

這里發(fā)生了斷言錯(cuò)誤,這段代碼發(fā)生了兩個(gè)錯(cuò)誤:

  1. 和上面的錯(cuò)誤一樣,首先it是指向原來的空間,當(dāng)insert插入新元素時(shí)會(huì)發(fā)生擴(kuò)容,原來的舊數(shù)據(jù)被拷貝到了新空間上,并且釋放舊空間,這也就意味著舊空間已經(jīng)被操作系統(tǒng)回收,而it一直是指向舊空間的,隨后遍歷it時(shí)就非法訪問野指針,也就失效了。形參的改變不會(huì)影響實(shí)參,即使你內(nèi)部pos的指向改變了,但是并不會(huì)影響我外部的it。所以我們?nèi)匀粺o法通過it去訪問元素。
  2. 為了解決上面的錯(cuò)誤,有人可能會(huì)說提前reserve開辟足夠大的空間即可避免發(fā)生野指針的現(xiàn)象,但是又出現(xiàn)了一個(gè)新的問題,看圖:

image-20221210194937971

image-20221210194825202

此時(shí)insert以后雖然沒有擴(kuò)容,it也沒有成為野指針,但是it指向位置意義變了,每插入一個(gè)數(shù)據(jù),it就指向插入數(shù)據(jù)的下一個(gè)數(shù)據(jù),導(dǎo)致我們這個(gè)程序重復(fù)插入20。

解決辦法:

給insert函數(shù)加上返回值即可解決,返回指向新插入元素的位置。

iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
	//檢測參數(shù)合法性
	assert(pos >= _start);
    assert(pos <= _finish);
	//檢測是否需要擴(kuò)容,擴(kuò)容以后pos就失效了,需要更新一下
	if (_finish == _endofstorage)
	{
        size_t n = pos - _start;//計(jì)算pos和start的相對距離
		size_t newcapcacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2;
		reserve(newcapcacity);
        // 擴(kuò)容會(huì)導(dǎo)致pos迭代器失效,需要更新處理一下
        pos = _start + n;//防止迭代器失效,要讓pos始終指向與_start間距n的位置
	}
	//挪動(dòng)數(shù)據(jù)
	iterator end = _finish - 1;
	while (end >= pos)
	{
		*(end + 1) = *end;
		end--;
	}
	//插入指定的數(shù)據(jù)
	*pos = x;
	_finish++;

    return pos;
}

我們調(diào)用函數(shù)模塊也得改動(dòng),讓it自己接收insert后的返回值:

//在所有的偶數(shù)前面插入2
void test_vector3()
{
	vector<int> v;
	v.reserve(10);
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 1);
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = v.insert(it, 20);
		}
		it++;
	}
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

擴(kuò)展:

有的同學(xué)可能說,能否用引用,那樣就不用返回迭代器了,引用需要傳一個(gè)左值變量,但是如果我傳insert(bgein(),0)中的begin()是表達(dá)式的返回值,是一個(gè)臨時(shí)變量,具有常性。不能這樣使用。還有一些原因涉及到更深層次的問題。

1.3.windows下VS中標(biāo)準(zhǔn)庫和Linux下g++中標(biāo)準(zhǔn)庫對insert迭代器失效的處理

VS:

針對于擴(kuò)容發(fā)生野指針類的迭代器失效,VS官方庫是直接斷言報(bào)錯(cuò)。把相同的代碼放到Linux的g++下面試試看呢?

Linux:

image-20221210225541838

很明顯Linux這里可以直接訪問,甚至是可以修改??梢姴煌h(huán)境下對待迭代器失效的處理方式是不一樣的,windows下更加嚴(yán)格,Linux下比較佛系。

2. erase迭代器失效

和insert函數(shù)一樣,erase同樣會(huì)存在迭代器失效問題,這里先給出erase模擬實(shí)現(xiàn)的代碼,存在一些問題:

// 返回刪除數(shù)據(jù)的下一個(gè)數(shù)據(jù)
// 方便解決:一邊遍歷一邊刪除的迭代器失效問題
void erase(iterator pos)
{
	assert(pos >= _start);
	assert(pos < _finish);
	//從pos + 1的位置開始往前覆蓋,即可完成刪除pos位置的值
	iterator begin = pos + 1;
	while (begin < _finish)
	{
		*(begin - 1) = *begin;
	}
	_finish--;
    }
  • erase的失效都是意義變了,或者不在有效訪問數(shù)據(jù)的有效范圍內(nèi)
  • 一般不會(huì)使用縮容的方案,那么erase的失效,一般也不存在野指針的失效

2.1.迭代器失效指向位置意義改變

現(xiàn)在要對如下代碼進(jìn)行測試:

void test_vector2()
{
	cpp::vector<int> v;
	//v.reserve(10);
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 2);
	if (it != v.end())
	{
		v.erase(it);
    	}
	cout << *it << endl; // 讀
	(*pos)++; // 寫
	cout << *it << endl << endl;
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
}

運(yùn)行結(jié)果:

image-20221211151638605

這里首先在尾插4個(gè)數(shù)據(jù)后,比較了下size和capacity的大小,此時(shí)是相等的,接下來刪除值為2的數(shù),此時(shí)* it就是刪除數(shù)字的下一個(gè)數(shù)據(jù),沒有問題,并且有效數(shù)據(jù)size也少了一個(gè),后續(xù)修改*it也沒有問題。

可是當(dāng)我要?jiǎng)h除值為4的數(shù)據(jù)呢,再執(zhí)行上述測試用例會(huì)是什么結(jié)果呢?

image-20221211151718980

這里我總共就有4個(gè)數(shù)字,按理說把最后一個(gè)數(shù)字刪去后,有效數(shù)字只有1、2、3,這里應(yīng)該不存在訪問最后一個(gè)值的現(xiàn)象,但是此結(jié)果確實(shí)是刪掉4后又訪問了4,離譜的是還修改了4為5,這就是erase典型的迭代器失效。因?yàn)槟憧臻g還沒有縮容,刪掉的4還存在,導(dǎo)致最終還能夠被訪問。

總結(jié):

可見代碼確實(shí)是實(shí)現(xiàn)了刪除,但是程序訪問出現(xiàn)問題,原因就是erase后pos失效了,pos的意義變了,(但是在不同平臺下對于訪問pos的反應(yīng)是不一樣的,因此我們使用的時(shí)候要特別小心,統(tǒng)一以失效的角度去看待)。但如果不訪問pos指向的內(nèi)容就不會(huì)出問題。比如我們沒有訪問v.end()。

2.2.windows下VS中標(biāo)準(zhǔn)庫和Linux下g++中標(biāo)準(zhǔn)庫對erase迭代器失效的處理

這里我們以如上程序進(jìn)行對比vs和g++標(biāo)準(zhǔn)庫對erase迭代器失效的處理:

VS下:

VS環(huán)境下檢查非常嚴(yán)格, 直接強(qiáng)制檢查斷言錯(cuò)誤。

Linux下:

image-20221211154109695

很明顯看出Linux下對于迭代器失效的檢查就松懈很多,不會(huì)報(bào)錯(cuò)。

結(jié)論如下:

  1. erase(pos)以后pos失效了,pos的意義變了,但是在不同平臺下面對于訪問pos的反應(yīng)是不一樣的,我們用的時(shí)候要以失效的角度去看待此問題。
  2. 對于insert和erase造成迭代器失效問題,linux的g++平臺檢查并不是很嚴(yán)格,基本靠操作系統(tǒng)本身野指針越界檢查機(jī)制。windows下VS系列檢查更嚴(yán)格一些,使用一些強(qiáng)制檢查機(jī)制,意義變了可能會(huì)檢查出來。
  3. 雖然g++對于迭代器失效檢查時(shí)是并不嚴(yán)格,但是套在實(shí)際場景中,迭代器意義變了,也會(huì)出現(xiàn)各種問題。

總結(jié):

大家可能發(fā)現(xiàn)我們實(shí)現(xiàn)的vector如果不使用std::命名空間封裝的話,結(jié)果和Linux下的結(jié)果一樣。這是因?yàn)閂S使用的STL標(biāo)準(zhǔn)庫是PJ版本,它檢查更為復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜;而我們使用的STL標(biāo)準(zhǔn)庫是SGI版,是Linux的g++編譯器使用的版本,也是侯捷老師的《STL源碼剖析》的版本。它檢查較為松懈,因?yàn)檫@里的迭代器就是原生指針,沒有進(jìn)行封裝檢查等。

下面分別給出三組測試用例:

  • 1 2 3 4
  • 1 2 3 4 5
  • 1 2 2 3 4 5
void test_vector4()
{
	//刪除所有的偶數(shù)
	std::vector<int> v;
	//v.reserve(10);
    // 第一組測試用例:
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			v.erase(it);
		}
		it++;
	}
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
}

在VS下用官方庫去測試會(huì)三組數(shù)據(jù)都崩潰:

image-20221211004903014

而Linux下的結(jié)果如下:

image-20221211003242304

畫圖演示錯(cuò)誤過程:

image-20221211003147185

原因分析:

毫無疑問上訴代碼會(huì)崩潰,因?yàn)閑rase后迭代器it所指向的位置失效,(雖然感覺是可以繼續(xù)使用的,但在vs下就是不可以使用,在Linux下就可以對這個(gè)位置進(jìn)行訪問),所以下面我們用返回值來更新迭代器。

解決方案如下:

給erase加上返回值即可避免問題,返回刪除元素的下一個(gè)位置。

修正如下:

// 返回刪除數(shù)據(jù)的下一個(gè)數(shù)據(jù)
// 方便解決:一邊遍歷一邊刪除的迭代器失效問題
void erase(iterator pos)
{
	assert(pos >= _start);
	assert(pos < _finish);
	//從pos + 1的位置開始往前覆蓋,即可完成刪除pos位置的值
	iterator begin = pos + 1;
	while (begin < _finish)
	{
		*(begin - 1) = *begin;
	}
	_finish--;
    return pos;
}

我們調(diào)用函數(shù)模塊也得改動(dòng),讓it自己接收erase后的返回值:

void test4()
{
	//刪除所有的偶數(shù)
	std::vector<int> v;
	//v.reserve(10);
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = v.erase(it);
		}
		else
		{
			it++;
		}
	}
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
}

分析:

erase刪除pos位置元素后,pos位置之后的元素會(huì)往前移動(dòng),沒有導(dǎo)致底層空間的改變,理論上講迭代器不會(huì)失效,但是如果pos位置剛好是最后一個(gè)元素,刪完之后pos剛好是end的位置,而end的位置是沒有有效元素的,那么pos就失效了。因此刪除vector中任意位置元素時(shí),vs均認(rèn)為該位置上迭代器失效了!也就是說vector刪除一定會(huì)導(dǎo)致迭代器失效。

3.迭代器失效總結(jié)

vector迭代器失效有2種

1、擴(kuò)容,導(dǎo)致野指針失效

2、迭代器指向的位置意義變了

系統(tǒng)越界機(jī)制檢查,不一定能檢查到;編譯實(shí)現(xiàn)機(jī)制檢查,相對靠譜。

總結(jié):

  1. 對于insert和erase造成迭代器失效問題,linux g++平臺檢查很松懈,基本依靠操作系統(tǒng)自身野指針越界檢查機(jī)制,windows下vs系列檢查更嚴(yán)格,使用一些強(qiáng)制檢查機(jī)制,意義變了也可能會(huì)檢查出來。
  2. 雖然g++對于erase迭代器失效檢查時(shí)非常雞肋的,但是套在實(shí)際場景中,迭代器意義變了,也會(huì)出現(xiàn)各種問題,所以我們要有正確處理迭代器失效的方式,比如用函數(shù)返回值來更新迭代器。
  3. windows下vs系列對意義失效的檢查很雙標(biāo),由insert函數(shù)引起的意義失效檢查不出來,而且可以訪問pos位置,但是由erase函數(shù)引起的意義失效卻檢查很嚴(yán)格,絲毫不準(zhǔn)訪問pos位置。但是Linux平臺下都檢查不出來,都可以訪問pos位置。

二、深淺拷貝問題

1.拷貝構(gòu)造淺拷貝問題

我們的拷貝構(gòu)造是存在一定問題的,存在淺拷貝問題,會(huì)導(dǎo)致程序崩潰。

// 拷貝構(gòu)造 v1(v)
// 傳統(tǒng)寫法
vector(const vector<T>& v)
	:_start(nullptr)
	,_finish(nullptr)
	,_endofstorage(nullptr)
{
	_start = new T[v.capacity()]; // 開辟一塊和v大小相同的空間
	memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size()); //error
	_finish = _start + v.size();
	_endofstorage = _start + v.capacity();
}

注意:

將容器當(dāng)中的數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)拷貝過來時(shí)不能使用memcpy函數(shù),當(dāng)vector存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是內(nèi)置類型或無需進(jìn)行深拷貝的自定義類型時(shí),使用memcpy函數(shù)是沒什么問題的,但當(dāng)vector存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是需要進(jìn)行深拷貝的自定義類型時(shí),使用memcpy函數(shù)就會(huì)出現(xiàn)問題。例如,當(dāng)vector存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是string類的時(shí)候。

并且vector當(dāng)中存儲(chǔ)的每一個(gè)string都指向自己所存儲(chǔ)的字符串。

image-20221211230130182

如果此時(shí)我們使用的是memcpy函數(shù)進(jìn)行拷貝構(gòu)造的話,那么拷貝構(gòu)造出來的vector中每個(gè)string的成員變量的值,將與被拷貝的vector中每個(gè)string的成員變量的值相同,即兩個(gè)vector當(dāng)中的每個(gè)對應(yīng)的string成員都指向同一個(gè)字符串空間。

image-20221211225603459

這顯然不是我們得到的結(jié)果,那么所給代碼是如何解決這個(gè)問題的呢?

解決辦法:使用for循環(huán)把容器v中的數(shù)據(jù)一個(gè)一個(gè)拷貝過來。

for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
	_start[i] = v[i];
}

注意:_start[i] = _v[i] 本質(zhì)是調(diào)用string類的賦值運(yùn)算符重載函數(shù)進(jìn)行深拷貝。

代碼中看似是使用普通的“=”將容器當(dāng)中的數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)拷貝過來,實(shí)際上是調(diào)用了所存元素的賦值運(yùn)算符重載函數(shù),而string類的賦值運(yùn)算符重載函數(shù)就是深拷貝,所以拷貝結(jié)果是這樣的:

image-20221211225213846

代碼修改如下:

// 拷貝構(gòu)造 v1(v)
// 傳統(tǒng)寫法
vector(const vector<T>& v)
	:_start(nullptr)
	,_finish(nullptr)
	,_endofstorage(nullptr)
{
	_start = new T[v.capacity()]; // 開辟一塊和v大小相同的空間
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		_start[i] = v[i];
	}
	//memcpy(_start, v._start, sizeof(T) * v.size()); //error
	_finish = _start + v.size();
	_endofstorage = _start + v.capacity();
}

總結(jié)一下: 如果vector當(dāng)中存儲(chǔ)的元素類型是內(nèi)置類型(int)或淺拷貝的自定義類型(Date),使用memcpy函數(shù)進(jìn)行進(jìn)行拷貝構(gòu)造是沒問題的,但如果vector當(dāng)中存儲(chǔ)的元素類型是深拷貝的自定義類型(string),則使用memcpy函數(shù)將不能達(dá)到我們想要的效果。

2.擴(kuò)容淺拷貝問題

接下來用先前模擬實(shí)現(xiàn)的vector來測試楊輝三角以此來解釋我們的深淺拷貝問題,由于楊輝三角不太好理解,還是換個(gè)簡單點(diǎn)的:

namespace vector_realize
{
	/* class Solution {
	public:
        // 核心思想:找出楊輝三角的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)每一行頭尾都是1,中間第[j]個(gè)數(shù)等于上一行[j-1]+[j]
		vector<vector<int>> generate(int numRows) {
			vector<vector<int>> vv;
			vv.resize(numRows);// 先開辟楊輝三角的空間
			for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)
			{
				vv[i].resize(i + 1, 0);
				vv[i][0] = vv[i][vv[i].size() - 1] = 1;// 每一行的第一個(gè)和最后一個(gè)都是1
			}

			for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i)
			{
				for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++j)
				{
					if (vv[i][j] == 0)
					{
						vv[i][j] = vv[i - 1][j] + vv[i - 1][j - 1];
					}
				}
			}

			return vv;
		}
	};

	void test_vector9()
	{
		vector<vector<int>> vvRet = Solution().generate(5);

		for (size_t i = 0; i < vvRet.size(); ++i)
		{
			for (size_t j = 0; j < vvRet[i].size(); ++j)
			{
				cout << vvRet[i][j] << " ";
			}
			cout << endl;
		}
		cout << endl;
    }*/
    
    vector<vector<int>> vv;
	vector<int> v(5, 1);
	vv.push_back(v);
	vv.push_back(v);
	vv.push_back(v);
	vv.push_back(v);
	vv.push_back(v);

	for (size_t i = 0; i < vv.size(); i++)
	{
		for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); j++)
		{
			cout << vv[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	cout << endl;
}

運(yùn)行結(jié)果:

這里如果我只插入4個(gè)元素就不會(huì)發(fā)生報(bào)錯(cuò),所以關(guān)鍵就在插入第五個(gè)元素改變了什么?改變?nèi)萘?,因?yàn)槲覀償U(kuò)容的代碼有問題。

把擴(kuò)容的代碼給出:

//reserve擴(kuò)容
void reserve(size_t n)
{
	int oldSize = size();
	if (capacity() < n)
	{
		// 1.開辟新空間
		T* tmp = new T[n];
		if (_start)
		{
			//2.拷貝元素
			memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
			//3. 釋放舊空間
			delete[] _start;
		}
		_start = tmp;
	}
	// 這里_start的地址變了,而_finish還是原來的位置
	//_finish = _start + size(); error 
	_finish = _start + oldSize;
	_endofstorage = _start + n;
}

分析如下:

這里出錯(cuò)的原因在于擴(kuò)容,錯(cuò)在擴(kuò)容時(shí)調(diào)用的memcpy是淺拷貝,導(dǎo)致先前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被memcpy后再delete就全刪掉變成隨機(jī)值了。vector調(diào)用析構(gòu)函數(shù)析構(gòu)掉原來的對象,每個(gè)對象又調(diào)用自身的析構(gòu)函數(shù),把指向的空間釋放掉,然后就會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)值。

畫圖演示上述測試用例的原因:

image-20221212012506593

總結(jié):

  1. vector中,當(dāng)T設(shè)計(jì)深淺拷貝的類型時(shí),如:string/vector等等,我們擴(kuò)容使用memcpy拷貝數(shù)據(jù)是存在淺拷貝問題。
  2. memcpy是內(nèi)存的二進(jìn)制格式拷貝,將一段內(nèi)存空間中內(nèi)容原封不動(dòng)的拷貝到另外一段內(nèi)存空間中。
  3. 如果拷貝的是自定義類型的元素,memcpy即高效又不會(huì)出錯(cuò),但如果拷貝的是自定義類型元素,并且自定義類型元素中涉及到資源管理時(shí),就會(huì)出錯(cuò),因?yàn)閙emcpy的拷貝實(shí)際是淺拷貝。

解決方案:

reserve擴(kuò)容時(shí)不使用memcpy,改成for循環(huán)來解決:

//reserve擴(kuò)容
void reserve(size_t n)
{
	int oldSize = size();
	if (capacity() < n)
	{
		// 1.開辟新空間
		T* tmp = new T[n];
		if (_start)
		{
			//2.拷貝元素
			// 這里直接用memcpy會(huì)有問題,發(fā)生淺拷貝
			//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
			for (size_t i = 0; i < oldSize; i++)
			{
				tmp[i] = _start[i]; // 本質(zhì)調(diào)用賦值運(yùn)算符重載進(jìn)行深拷貝
			}
			//3. 釋放舊空間
			delete[] _start;
		}
		_start = tmp;
	}
	// 這里_start的地址變了,而_finish還是原來的位置
	//_finish = _start + size(); error 
	_finish = _start + oldSize;
	_endofstorage = _start + n;
}

分析:這里使用for循環(huán),看似是使用普通的“=”將容器當(dāng)中的數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)拷貝過來,實(shí)際上是調(diào)用了所存元素的賦值運(yùn)算符重載函數(shù),而vector的賦值運(yùn)算符重載函數(shù)就是深拷貝,所以拷貝過程是這樣的:

image-20221212012253102

使用這種方式就能完美避免上述問題,我們運(yùn)行試一下:

image-20221212012955763

總結(jié):

我們析構(gòu)舊空間的時(shí)候,析構(gòu)的是對象數(shù)組,每個(gè)數(shù)組調(diào)用自身的析構(gòu)函數(shù),會(huì)析構(gòu)數(shù)組的空間。我們用memcpy淺拷貝時(shí),拷貝的臨時(shí)對象和原來的對象指向同一塊空間,所以舊空間被銷毀后,我們擴(kuò)容的新空間中的前4個(gè)對象變成野指針,訪問的數(shù)據(jù)都是隨機(jī)值。我們用for循環(huán)調(diào)用vector的賦值運(yùn)算符重載可以將舊空間的數(shù)據(jù)拷貝到新空間,這樣析構(gòu)舊空間就不會(huì)影響新空間。

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