C语言结构体成员赋值的深拷贝和浅拷贝

开发 后端
最近在做通信协议的解析处理、传递分析等问题,总是遇到通信帧中的结构体拷贝等问题,遇到了一些坑,也是比较基础但是易错的C语言知识,一起来探究一下结构体的深拷贝和浅拷贝。

浅拷贝

C语言中的浅拷贝是指在拷贝过程中,对于指针型成员变量只拷贝指针本身,而不拷贝指针所指向的目标,它按字节复制的。我们分几种情况举例子来看一下。

结构体中不存在指针成员变量时

代码如下:

//在win10_64位+vs2017
//来源:技术让梦想更伟大
//作者:李肖遥
#include <stdio.h>
typedef struct {
char name[64];
int age;
}Member;
int main(){
Member stu1 = { "LiMing", 18 };
Member stu2;
stu2 = stu1;
printf("%s,%d\n", stu2.name, stu2.age);
system("pause");
return 0;
}

运行如下:

结构体中存在指针成员变量时

代码如下:

//在win10_64位+vs2017
//来源:技术让梦想更伟大
//作者:李肖遥
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct {
char *name;
int age;
}Member;
int main() {
Member Member1, Member2;
Member1.name = malloc(sizeof(char) * 64);
if (NULL == Member1.name)
{
printf("malloc failed\n");
}
memset(Member1.name, 0, 64);
//strcpy(Member1.name, "LiMing");
snprintf(Member1.name, 64, "LiMing");
Member1.age = 18;
Member2 = Member1;/*拷贝*/
snprintf(Member2.name, 64, "LiXiaoYao");
Member2.age = 29;
printf("%s, %d\n", Member1.name, Member1.age);
if (NULL != Member1.name) {
free(Member1.name);
Member1.name = NULL;
}
system("pause");
return 0;
}

运行如下:

从中我们看到,改变Member2的值,Member1的值也改变了,这说明一片空间被两个不同的子对象共享了,改变一个对象的值另外一个也会随之改变。

我们改变Member2写法,申请内存的代码如下:

//在win10_64位+vs2017
//来源:技术让梦想更伟大
//作者:李肖遥
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct {
char *name;
int age;
}Member;
int main() {
Member Member1;
Member1.name = malloc(sizeof(char) * 64);
if (NULL == Member1.name)
{
printf("malloc failed\n");
}
memset(Member1.name, 0, 64);
//strcpy(Member1.name, "LiMing");
snprintf(Member1.name, 64, "LiMing");
Member1.age = 18;
Member Member2;
Member2.name = malloc(sizeof(char) * 64);
if (NULL == Member2.name)
{
printf("malloc failed\n");
}
memset(Member2.name, 0, 64);
//strcpy(Member2.name, "LiMing");
snprintf(Member2.name, 64, "LiXiaoYao");
Member2.age = 29;
Member1 = Member2;
printf("%s, %d\n", Member2.name, Member2.age
if (NULL != Member1.name) {
free(Member1.name);
Member1.name = NULL;
}
if (NULL != Member2.name) {
free(Member2.name);
Member2.name = NULL;
}
system("pause");
return 0;
}

运行如下:

从中我们看到,当数据成员中有指针时,两个类中的两个指针将指向同一个地址,当对象快结束时,会调用两次free函数,此时Member2已经是野指针(图中有X的错误标志),这个野指针指向的内存空间已经被释放掉,再次释放会报异常错误,要解决这个问题就要涉及到深拷贝了。

深拷贝

深拷贝除了拷贝其成员本身的值之外,还拷贝成员指向的动态内存区域内容,深拷贝会在堆内存中另外申请空间来储存数据。

解决的思路是在释放掉被赋值指针变量的旧指向内存时,重新对其开辟新内存,这种情况下两个结构体中指针地址不同,但是指向的内容是一致的。代码如下:

//在win10_64位+vs2017
//来源:技术让梦想更伟大
//作者:李肖遥
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct {
char *name;
int age;
}Member;
int main() {
Member Member1;
Member1.name = malloc(sizeof(char) * 64);
if (NULL == Member1.name)
{
printf("malloc failed\n");
}
memset(Member1.name, 0, 64);
//strcpy(Member1.name, "LiMing");
snprintf(Member1.name, 64, "LiMing");
Member1.age = 18;
Member Member2;
Member2.name = malloc(sizeof(char) * 64);
if (NULL == Member2.name)
{
printf("malloc failed\n");
}
memset(Member2.name, 0, 64);
//strcpy(Member2.name, "LiMing");
snprintf(Member2.name, 64, "LiXiaoYao");
Member2.age = 29;
if (Member1.name != NULL) {
free(Member1.name);
Member1.name = NULL;
}
Member1.name = malloc(strlen(Member2.name) + 1);
strcpy(Member1.name, Member2.name);
printf("%s, %d\n", Member1.name, Member1.age);
if (NULL != Member1.name) {
free(Member1.name);
Member1.name = NULL;
}
if (NULL != Member2.name) {
free(Member2.name);
Member2.name = NULL;
}
system("pause");
return 0;
}

运行如下:

结论

使用C语言来说,深拷贝浅拷贝的概念我们不需要深究,在进行结构体拷贝的时候,结构体成员是非指针的话,那么直接赋值是没有任何问题的,建议使用这种方式,避免浅拷贝这类不易发现的错误产生。

如果成员有指针类型,我们就需要重写拷贝函数,自己定义拷贝行为了,这一点我们需要尤为注意。

责任编辑:庞桂玉 来源: C语言与C++编程
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