对于具有 char[] 的结构，浅拷贝是否足够？

Question

我有一个包含字符数组的结构，没有任何其他成员函数。我正在这些结构的两个实例之间进行赋值操作。如果我没记错的话，它是在做浅拷贝。这种情况下浅拷贝安全吗？

我已经在 C++ 中尝试过这个并且它有效，但我想确认这种行为是否安全。

Answer 1

如果通过“浅拷贝”，您的意思是在分配包含数组的struct 之后，该数组将指向原始struct 的数据，那么：它不能。数组的每个元素都必须复制到新的struct。如果你的结构有指针，“浅拷贝”就会出现。如果没有，你不能做一个浅拷贝。

当您将包含数组的struct 分配给某个值时，它不能进行浅拷贝，因为这意味着分配给数组，这是非法的。因此，您获得的唯一副本是深层副本。

考虑：

#include <stdio.h>

struct data {
    char message[6];
};

int main(void)
{
    struct data d1 = { "Hello" };
    struct data d2 = d1; /* struct assignment, (almost) equivalent to
                            memcpy(&d2, &d1, sizeof d2) */

    /* Note that it's illegal to say d2.message = d1.message */

    d2.message[0] = 'h';
    printf("%s\n", d1.message);
    printf("%s\n", d2.message);
    return 0;
}

上面将打印：

Hello
hello

另一方面，如果你的 struct 有一个指针，struct 赋值只会复制指针，这是“浅拷贝”：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

struct data {
    char *message;
};

int main(void)
{
    struct data d1, d2;
    char *str = malloc(6);
    if (str == NULL) {
        return 1;
    }
    strcpy(str, "Hello");
    d1.message = str;
    d2 = d1;

    d2.message[0] = 'h';
    printf("%s\n", d1.message);
    printf("%s\n", d2.message);
    free(str);
    return 0;
}

上面将打印：

hello
hello

一般来说，给定struct T d1, d2;，d2 = d1; 等价于memcpy(&d2, &d1, sizeof d2);，但如果结构有填充，则可能会或可能不会被复制。

编辑：在 C 中，你 can't assign to arrays。给定：

int data[10] = { 0 };
int data_copy[10];

data_copy = data;

是非法的。因此，正如我上面所说，如果您在 struct 中有一个数组，则分配给结构 必须 复制数组中的数据元素。在这种情况下，您不会得到浅拷贝：将术语“浅拷贝”应用于这样的案例没有任何意义。

Answer 2

分配结构是按成员分配的，对于数组，这意味着分配每个项目。 （这对于“多维”数组是递归完成的，实际上只是数组的数组。）

你是正确的，它做一个浅拷贝，即使在数组上也是如此。 （我假设你没有重载 op= 相对于 C++；如果你重载它，你可以做任何你想做的事情。）

请记住，浅拷贝意味着复制某物的值，而深拷贝意味着复制某物指向或引用的值。数组的值就是其中的每一项。

当你有一个执行间接的类型时，浅和深之间的区别是最有意义的，比如指针。我发现我的回答是看待这个问题最有用的方式，但您也可以说“浅”与“深”甚至不适用于其他类型，它们只是“复制”。

struct S {
  int n;
  int* p;
  int a[2];
  int* ap[2];
  int xy[2][2];
};

void f() {
  S c, d;

  c = d;
  // equivalent to:
  c.n = d.n;
  c.p = d.p;

  c.a[0] = d.a[0];  // S::a is similar to your situation, only using
  c.a[1] = d.a[1];  // int instead of char.

  c.ap[0] = d.ap[0];
  c.ap[1] = d.ap[1];
  c.xy[0][0] = d.xy[0][0];
  c.xy[0][1] = d.xy[0][1];
  c.xy[1][0] = d.xy[1][0];
  c.xy[1][1] = d.xy[1][1];
}

我上面使用的 int 并没有改变任何语义，它对 char 数组的工作方式相同，复制每个 char。这是我代码中的 S::a 情况。

请注意，p 和 ap 是浅层复制的（与其他所有成员一样）。如果这些指针“拥有”它们指向的内存，那么它可能不安全。 （您问题中的“安全”含糊不清，实际上取决于您的期望和处理方式。）

对于一个有趣的转折点，可以考虑 boost::shared_ptr 和 C++ 中的其他智能指针。即使可以进行深层复制，它们也可以进行浅层复制，这仍然是安全的。