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值语义和引用语义

在介绍深拷贝、浅拷贝以前，需要先了解 C++ 中的值语义（Value Semantics）和引用语义（Reference Semantics），先来说值语义，假设有两个对象 a，b，若 a = b 以后，b 的改变不会影响到 a，则说明这两个变量具有值语义。

其实，所有的原始变量（Primitive Variable）都具有值语义（原始变量包括即类似于 int 这种数据），又称为 POD（Plain Old Data），对于一个具有值语义的原始变量，变量赋值可以转换成内存的原内存拷贝（Bitwise Copy），所谓原内存拷贝，即为类似 memcpy 这样的拷贝，原始对象不需要调用 memcpy，只需要使用等号就可以复制内存，同时注意，STL 中大部分的模板类都是具有值语义的（如 std::string, std::vector, 其中也有反例如 std::function 和 std::thread）。

然而引用语义则变量保存的就是对值的引用，形如 a = b 的赋值不会拷贝一份新的副本，两个变量值占有一份内存空间，此时可以理解为这块内存空间的别名，或者是 a 的别名，最典型的例子就是指针。

说的更通俗一点就是，若有赋值语句 a = b 以后，b 的状态的改变依然能影响到 a 状态的改变，则说明这是一个引用语义。

深拷贝与浅拷贝

在上文介绍到了值语义与引用语义，现在我们再来讨论深拷贝与浅拷贝，假设有一个类 A 定义如下：

class A
{
public:
	~A()
	{
		delete ptr;
	}

public:
	bool Equal()
	{
		return value == *ptr;
	}

public:
	int  value;
	int* ptr;
};

此时并没有 A 声明构造函数与构析函数，编译器将会隐式为类 A 生成拷贝函数，一般来说，这个编译器生成的拷贝函数会把两个 A 的示例直接复制过来（注意是值上的复制），即为如下的形式：

A(const A& Instance)
{
	value = Instance.value;
	ptr   = Instance.ptr;
}

那么也就是说，编译器不会去管值语义与引用语义，这个赋值有可能是具有值语义的，可能是具有引用语义的；比如有下面这一行代码：

int main()
{
	A C;
	{
		A D;
		D.value = 1;
		D.ptr   = new int(1);

		C = D;
	}

	if (C.Equal())
	{
		return 0;
	}

	return 1;
}

这个时候问题就出现了，D 处于大括号内的作用域，而 A 处于大括号外的作用域，D 作为局部变量，超出作用域以后就会被销毁，因为 C = D 中，两个成员变量 ptr 之间的赋值是引用语义，而并非值语义，所以就会导致 D 调用构析函数以后销毁了 ptr 指针，而此时 C 中的 ptr 成员也受到了影响，最终就会导致 C.Equal() 返回的并不是 true 而是 false，这种拷贝形式我们就称之为浅拷贝。

那么深拷贝则就是当 C = D 的时候，C 中的 ptr 同 D 中的 ptr 指向了不同的内存，我们需要手动编写一系列构造函数如下所示：

A(const A& Instance)
{
	value = Instance.value;
	ptr = new int(*Instance.ptr);
}
A(A& Instance)
{
	value = Instance.value;
	ptr = new int(*Instance.ptr);
}
void operator=(const A& Instance)
{
	value = Instance.value;
	ptr = new int(*Instance.ptr);
}

此时的 ptr = new int(*Instance.ptr); 则就是一个拷贝构造了，再次运行上面的测试代码，C.Equal() 成功返回 true。

为什么编译器不实现深拷贝

这是因为深拷贝不可能实现，一个指针指向的对象有可能是一个数组，也有可能是多态，也可能需要更多的操作才能实现一次拷贝，这些问题都不是编译器能预料到的，所以只能交由用户自行设计。

事实上除了深拷贝和浅拷贝，C++ 中还有移动语义和拷贝交换以及移动构造这两个操作，他们同深浅拷贝有不同的引用场景，这些我们会在日后的文章再讨论。