浅拷贝，深拷贝，隐式共享的三个例子 _数据结构

1.浅拷贝：
浅拷贝就比如像引用类型
浅拷贝是指源对象与拷贝对象共用一份实体，仅仅是引用的变量不同（名称不同）。对其中任何一个对象的改动都会影响另外一个对象。举个例子，一个人一开始叫张三，后来改名叫李四了，可是还是同一个人，不管是张三缺胳膊少腿还是李四缺胳膊少腿，都是这个人倒霉。
2.深拷贝：
而深拷贝就比如值类型。
深拷贝是指源对象与拷贝对象互相独立，其中任何一个对象的改动都不会对另外一个对象造成影响。举个例子，一个人名叫张三，后来用他克?。偕璺稍市恚┝肆硗庖桓鋈耍欣钏?，不管是张三缺胳膊少腿还是李四缺胳膊少腿都不会影响另外一个人。比较典型的就是Value（值）对象，如预定义类型Int32，，以及结构（），枚举（Enum）等。
3.隐式共享：
隐式共享又叫做回写复制。当两个对象共享同一份数据时（通过浅拷贝实现数据块的共享），如果数据不改变，不进行数据的复制。而当某个对象需要改变数据时则执行深拷贝。
类采用隐式共享技术，将深拷贝和浅拷贝有机地结合起来。
例如：
【浅拷贝，深拷贝，隐式共享的三个例子】void MainWindow::on_pushButton_8_clicked(){QString str1="data";qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.constData();QString str2=str1;//浅拷贝指向同一个数据块qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData();str2[3]='e';//一次深拷贝，str2对象指向一个新的、不同于str1所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData();str2[0]='f';//不会引起任何形式的拷贝，因为str2指向的数据结构没有被共享qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData();str1=str2;//str1指向的数据结构将会从内存释放掉，str1对象指向str2所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.constData();qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData();}
实测输出结果如下（括号内是我的分析）：
addr =,(str1的指针地址，指向一个新的，命名为data1）
addr =,(str2的指针地址，指向前面同一个，其实就是data1）
addr =,(str2的指针地址，指向一个新的，命名为data2）
addr =,(str2的指针地址，指向data2，但是修改其内容）
addr =,(str1的指针地址，指向data2，不修改其内容，且放弃data1，使之引用计数为零而被彻底释放）
addr =,(str2的指针地址，指向data2，不修改其内容）
注意， str1的地址和str1.()地址不是一回事。
不过新问题又来了，在调用data()函数以后，怎么好像的地址也变了：
void MainWindow::on_pushButton_8_clicked(){QString str1="data";qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.constData() << ", " << str1.data();QString str2=str1;//浅拷贝指向同一个数据块qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData() << ", " << str2.data();str2[3]='e';//一次深拷贝， str2对象指向一个新的、不同于str1所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData() << ", " << str2.data();str2[0]='f';//不会引起任何形式的拷贝，因为str2指向的数据结构没有被共享qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData() << ", " << str2.data();str1=str2;//str1指向的数据结构将会从内存释放掉，str1对象指向str2所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.constData() << ", " << str1.data();qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData() << ", " << str2.data();}
输出结果：
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
原因可能是因为这两句：
1. ()的注释：
Note that thevalid only as long as theis not .
就是调用data()函数以后，存储数据的地址被修改了
2. data()的注释：
Note that thevalid only as long as theis notby other means.
For read-only , () isit nevera deep copy to occur.
大概是因为调用data()函数以后，立刻就引起了深拷贝，从而存储数据的地址变化了
所以事实上，先调用还是先调用data，结果会有所不同：
void MainWindow::on_pushButton_8_clicked(){QString str1="data";qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.data() << ", " << str1.constData();QString str2=str1;//浅拷贝指向同一个数据块qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.data() << ", " << str2.constData();str2[3]='e';//一次深拷贝， str2对象指向一个新的、不同于str1所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.data() << ", " << str2.constData();str2[0]='f';//不会引起任何形式的拷贝，因为str2指向的数据结构没有被共享qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.data() << ", " << str2.constData();str1=str2;//str1指向的数据结构将会从内存释放掉，str1对象指向str2所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.data() << ", " << str1.constData();qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.data() << ", " << str2.constData();}
结果（其中是想要的结果，值得研究的地方）。而data函数因为深拷贝的原因产生了一个数据的新地址，大概是拷贝到新的存储空间吧，而始终指向这个真正存储数据的地方：
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
要是先调用，后调用data，结果这下和data又完全一致了：
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
addr =,,
之所以出现这种怪问题，想了半天，觉得是因为data()和()写在同一句语句里的原因，编译器把全部值算出来以后，再进行打印，这样的值有时候就不准确了。所以最好分成两句：
void MainWindow::on_pushButton_8_clicked(){QString str1="data";qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.constData(); qDebug() << "new addr = " << str1.data();QString str2=str1;//浅拷贝指向同一个数据块qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData(); qDebug() << "new addr = " << str2.data();str2[3]='e';//一次深拷贝，str2对象指向一个新的、不同于str1所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData(); qDebug() << "new addr = " << str2.data();str2[0]='f';//不会引起任何形式的拷贝，因为str2指向的数据结构没有被共享qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData(); qDebug() << "new addr = " << str2.data();str1=str2;//str1指向的数据结构将会从内存释放掉，str1对象指向str2所指向的数据结构qDebug() << " String addr = " << &str1 <<", "<< str1.constData(); qDebug() << "new addr = " << str1.data();qDebug() << " String addr = " << &str2 <<", "<< str2.constData(); qDebug() << "new addr = " << str2.data();}
输出结果（排版了一下，取消换行）：
addr =,, new addr =
addr =,, new addr =
addr =,, new addr =
addr =,, new addr =
addr =,, new addr =
addr =,, new addr =
这样就又正确了，真是烦死人。后面还有没有坑不知道，今天就到这里为止吧。
参考：
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再来一个例子：
QString str1 = "ubuntu";QString str2 = str1;//str2 = "ubuntu"str2[2] = "m";//str2 = "ubmntu",str1 = "ubuntu"str2[0] = "o";//str2 = "obmntu",str1 = "ubuntu"str1 = str2;//str1 = "obmntu",
line1: 初始化一个内容为""的字符串；
line2: 将字符串对象str1赋值给另外一个字符串str2(由的拷贝构造函数完成str2的初始化) 。
在对str2赋值的时候，会发生一次浅拷贝，导致两个对象都会指向同一个数据结构。该数据结构除了保存字符串“”之外，还保存一个引用计数器，用来记录字符串数据的引用次数。此处，str1和str2都指向同一数据结构，所以此时引用计数器的值为2.
line3: 对str2做修改，将会导致一次深拷贝，使得对象str2指向一个新的、不同于str1所指的数据结构(该数据结构中引用计数器值为1 ，只有str2是指向该结构的)，同时修改原来的、str1所指向的数据结构，设置它的引用计数器值为1(此时只有str1对象指向该结构)；并在这个str2所指向的、新的数据结构上完成数据的修改。引用计数为1就意味着该数据没有被共享。
line4:进一步对str2做修改，不过不会引起任何形式的拷贝，因为str2所指向的数据结构没有被共享。
line5: 将str2赋给str1.此时，str1修改它指向的数据结构的引用计数器的值位0，表示没有类的对象再使用这个数据结构了；因此str1指向的数据结构将会从从内存中释放掉；这一步操作的结构是对象str1和str2都指向了字符串为“”的数据结构，该结构的引用计数为2.
Qt中支持引用计数的类有很多(, , QDir, ... ...).
参考：
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再来一个例子：
int main(int argc, char *argv[]){QList list1;list1<<"test";QList list2=list1;qDebug()<<&list1.at(0);qDebug()<<&list2.at(0);//qDebug()<<&list1[0];//[]运算//qDebug()<<&list2[0];//[]运算list2<<"tests"; // 注意，此时list2的内容是("test", "tests")qDebug()<<&list1.at(0);qDebug()<<&list2.at(0); // 之所以这里的地址变得不一致，是因为它的第一项内容地址变了，但仍指向"test"字符串，这里解释的还不够清楚。QList list=copyOnWrite();qDebug()<<&list;qDebug()<<&list.at(0);}QList copyOnWrite(){QList list;list<<"str1"<<"str2";///...qDebug()<<&list;qDebug()<<&list.at(0);return list;}

文章插图
输出结果：
1. 网上都说是函数体内&list地址与主函数中&list地址是一样的，结果却是不一致的，但元素地址是一致的，难道错了？理论上，两个list自身的地址应该是不一样的，为什么会结果一样呢？难道是销毁前一个list后，凑巧又给后一个list重新分配了一模一样的地址？这与QList使用隐式共享有关系吗？不明白。补充，好像明白了：是因为返回值又产生一个新的隐式共享，对这个list的引用值增加1，既然是赋值，那么导致函数外面那个新的list也使用这个隐式共享，相当于返回值list充当了中介，然后立即减少它的引用值，这样函数内的list始终没有机会被销毁，导致最后的list使用了前面同一个list，此时其引用数为1 。
2.使用[]运算，数据结构经过复制，不再隐式共享。(在只读的情况下，使用at()方法要比使用[]运算子效率高，因为省去了数据结构的复制成本) 。
参考：
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理论知识：
凡是支持隐式数据共享的 Qt 类都支持类似的操作。用户甚至不需要知道对象其实已经共享。因此，你应该把这样的类当作普通类一样，而不应该依赖于其共享的特色作一些“小动作” 。事实上，这些类的行为同普通类一样，只不过添加了可能的共享数据的优点。因此，你大可以使用按值传参，而无须担心数据拷贝带来的性能问题。
注意，前面已经提到过，不要在使用了隐式数据共享的容器上，在有非 const STL 风格的遍历器正在遍历时复制容器。另外还有一点，对于QList或者，我们应该使用at()函数而不是 [] 操作符进行只读访问。原因是 [] 操作符既可以是左值又可以是右值，这让 Qt 容器很难判断到底是左值还是右值，这意味着无法进行隐式数据共享；而at()函数不能作左值，因此可以进行隐式数据共享。另外一点是，对于begin()，end()以及其他一些非 const 遍历器，由于数据可能改变，因此 Qt 会进行深复制。为了避免这一点，要尽可能使用、()和() 。
参考：
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总结：到今天我才算明白，什么是引用计数。一定要对某个经过赋值过程(=)以后，才会增加引用计数，或者发生。而不是说天马行空给一个新字符串直接赋值，比如执行一句 str1="aaaa"，这种情况下，即使另一个字符串str2刚巧目前也是"aaaa"，也不会对str2产生增加引用计数，而是创造一个新的字符串"aaaa"在内存中，此时str1和str2分别指向不同地址的字符串，尽管其内容相同，但它们的引用计数都是1 。更不是当执行 str1="aaaa"的时候，在当前程序的全部内存里搜索有没有另一个字符串的内容刚好是"aaaa"，然后给它增加引用计数，没有的话，才创造一个新的"aaaa"字符串（那样效率会多么低啊，虽然也有点纳闷，但以前我就是这样理解的）。里也是同理，以前不明白，现在明白了。
附加总结1（关于字符串）：在函数内定义一个 str1，这个str1仅仅代表一个字符串指针而已，虽然str1指针是在stack上分配的，但其真正的字符串内容仍然是存储在heap里的。(str1)=4也可证明这一点，无论str1是什么值都是这样。同时()=4，永远都是这样。经测试，里也完全如此！因为两者都是采用了引用计数的方法嘛！既然引用计数，就不能是当场分配全部的内存空间存储用来存储全部的数据，而只能是现在这个样子。
附加总结2（关于指针）：上面第三个例子的list，说明它的地址不是当场在stack或者heap里分配的，而是之前内存里就存在的一个地址。这对我对指针有了新的理解——不是什么指针都是新分配的，要看这个数据类型是不是具有隐式共享的特征，如果是，就要小心，它不一定分配新的内存地址，仅仅是指针地址也不会分配！
最后附上整个项目文件：
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最后就是好奇，在编译器不是自己做的情况下（的字符串引用计数是在编译器级实现的），如何实现隐式共享的。想了想，应该是重载 =，全都返回一个引用，查了一下果然如此（除了）：
为了增加对引用的理解，做了一个小例子：
void MainWindow::on_pushButton_10_clicked(){int a=999;int& b = a;qDebug() << &a <<", "<< &b;}
输出结果：
,
两个变量的地址值果然完全是一致的。这里特别强调，引用并不产生对象的副本，仅仅是对象的同义词。另外提一句，在引用当作参数传给函数的时候，引用的本质就是间接寻址。
为了进一步加深大家对指针和引用的区别，下面我从编译的角度来阐述它们之间的区别：
程序在编译时分别将指针和引用添加到符号表上，符号表上记录的是变量名及变量所对应地址。指针变量在符号表上对应的地址值为指针变量的地址值，而引用在符号表上对应的地址值为引用对象的地址值。符号表生成后就不会再改，因此指针可以改变其指向的对象（指针变量中的值可以改），而引用对象则不能修改。
参考：
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最后再来一个例子，两者使用内存的区别十分明显：
void MainWindow::on_pushButton_2_clicked(){QStringList list;for (int i=0; i<5000000; i++) {QString str = "aaaa";list << str;}QMessageBox::question(NULL, "Test", "finish", QMessageBox::Yes);}
和
void MainWindow::on_pushButton_3_clicked(){QStringList list;QString str = "aaaa";for (int i=0; i<5000000; i++) {list << str;}QMessageBox::question(NULL, "Test", "finish", QMessageBox::Yes);}
两段代码会使用完全不同的内存大小。因为第一个程序在内存里产生了5百万个"aaaa"字符串，使用内存多达220M，而第二个程序在内存中只有一个字符串"aaaa"，但这个字符串的引用计数在不断地变化直至500万，运行后发现只使用了25M左右的内存，这就是引用计数的魅力。