C语言基础知识点（十三）结构体的深拷贝与浅拷贝

news2024/11/16 4:46:28

在C或C++等语言中，结构体（Struct）是一种用户自定义的数据类型，它允许将不同类型的数据项组合成一个单一的类型。对于结构体的拷贝，存在深拷贝（Deep Copy）和浅拷贝（Shallow Copy）两种概念，这两种拷贝方式在处理结构体（特别是包含指针成员的结构体）时尤为重要。

浅拷贝（Shallow Copy）

浅拷贝仅仅复制了结构体中的值，如果结构体中含有指针成员，那么浅拷贝会复制指针的值（即内存地址），而不会复制指针所指向的内存区域。这意味着，原结构体和拷贝后的结构体中的指针成员会指向同一块内存区域。因此，如果通过其中一个结构体的指针成员修改了这块内存区域，那么这种修改对另一个结构体也是可见的。

深拷贝（Deep Copy）

深拷贝不仅复制了结构体中的值，还复制了结构体中所有指针成员所指向的内存区域。这意味着，原结构体和拷贝后的结构体是完全独立的，对其中一个结构体的修改不会影响到另一个。

假设我们有一个结构体，它包含一个整型和一个指向整型的指针

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

typedef struct
{
    int value;
    int *ptr;
} MyStruct;

// 浅拷贝函数
MyStruct shallowCopy(MyStruct src)
{
    MyStruct dst = src; // 直接赋值，为浅拷贝
    return dst;
}

// 深拷贝函数
MyStruct deepCopy(MyStruct src)
{
    MyStruct dst;
    dst.value = src.value;
    dst.ptr = (int *)malloc(sizeof(int)); // 为新指针分配内存
    if (dst.ptr != NULL)
    {
        *dst.ptr = *src.ptr; // 复制指针指向的内容
    }
    return dst;
}

int main()
{
    MyStruct orig = {10, malloc(sizeof(int))};
    *orig.ptr = 20;

    MyStruct shallow = shallowCopy(orig);
    MyStruct deep = deepCopy(orig);

    *shallow.ptr = 30;                                                             // 修改浅拷贝中的指针指向的值
    printf("Orig value: %d, pointer value: %d\n", orig.value, *orig.ptr);          // 预期输出: 10, 30
    printf("Shallow value: %d, pointer value: %d\n", shallow.value, *shallow.ptr); // 预期输出: 10, 30

    *deep.ptr = 40; // 修改深拷贝中的指针指向的值

    printf("Orig value: %d, pointer value: %d\n", orig.value, *orig.ptr); // 预期输出: 10, 30
    printf("Deep value: %d, pointer value: %d\n", deep.value, *deep.ptr); // 预期输出: 10, 40

    // 清理内存
    free(orig.ptr);
    free(shallow.ptr); // 注意：这里不需要释放，因为shallow.ptr和orig.ptr指向同一块内存
    free(deep.ptr);

    return 0;
}

运行结果为