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C++中String类型赋值的底层原理解析

2023-06-25 11:44:49 深夜i -- --

C++ String类型赋值底层原理解析

在C++中，string类型常用于处理字符串。在使用中，我们经常需要进行字符串的赋值操作。那么，string类型赋值的底层原理是什么呢？

首先，我们需要知道string类型其实是一个类，而非C语言中的char数组。在C++中，类的赋值操作是通过赋值运算符实现的。因此，当我们对string类型进行赋值操作时，实际上是调用了类的赋值运算符函数。

接下来，我们来分析string类的赋值运算符函数的底层实现。在string类中，赋值运算符函数的实现方式有两种：浅拷贝和深拷贝。

浅拷贝是指将对象中指针类型成员变量的地址直接拷贝给新的对象，这样新的对象和原对象指向同一块内存。当有一个对象改变了这块内存中的值，另一个对象的值也会随之改变。对于string类型，浅拷贝的实现如下：


class string {
public:
  string &operator=(const string &str) {
    if (this == &str)
      return *this;
    data_ = str.data_;
    return *this;
  }
private:
  char *data_; // 字符串的指针
};

在赋值运算符函数中，我们首先判断被赋值对象和赋值对象是否是同一对象，如果是，直接返回原对象；否则，将赋值对象的指针地址赋值给新的对象，从而实现了浅拷贝。

然而，浅拷贝存在一个致命的缺陷：会导致内存泄漏。当我们进行浅拷贝时，如果被赋值对象和赋值对象的内存不一致，那么就会出现两个指针指向同一块内存的情况。当其中一个对象需要释放内存时，另一个对象仍然在使用这块内存，会导致内存泄漏。

因此，在string中，我们更常使用的是深拷贝。深拷贝是指在拷贝指针类型成员变量时，重新开辟一块内存，将原内存中的数据复制到新的内存中，并将新的地址赋值给新的对象。对于string类型，深拷贝的实现如下：


class string {
public:
  string &operator=(const string &str) {
    if (this == &str)
      return *this;
    char *tmp = new char[strlen(str.data_) + 1];
    strcpy(tmp, str.data_);
    delete []data_;
    data_ = tmp;
    return *this;
  }
private:
  char *data_; // 字符串的指针
};

在赋值运算符函数中，我们首先判断被赋值对象和赋值对象是否是同一对象，如果是，直接返回原对象；否则，重新开辟一块内存，将赋值对象的字符串复制到新的内存中，并释放原对象的内存，从而实现了深拷贝。

综上，string类型赋值的底层原理是通过调用赋值运算符函数实现的。在string类中，赋值运算符函数的实现方式有浅拷贝和深拷贝两种。对于string类型的赋值，我们更常使用的是深拷贝，以避免内存泄漏的问题。

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