按位复制和浅复制之间有什么区别吗？

Question

关于问题 What is the difference between memberwise copy, bitwise copy, shallow copy and deep copy? 第一个答案的作者说：

Shallow Copy

Refers to copying just the immediate members of an object, without duplicating whatever structures are pointed by them. It is what you get when you do a bit-wise copy.

为什么我们有 2 个术语 用于与 按位复制 和 浅复制 相同的事情].真的没有区别吗？

是否同样适用于其他语言（不仅仅是 C++），我可以将这些词普遍互换使用吗？

Answer 1

如果我没理解错的话，按位拷贝就是浅拷贝。按位复制只是简单地复制每一位以创建一个副本，而浅表副本在复制直接成员时更为通用，如您的引述中所述。

Answer 2

按位复制是浅复制，但反之不一定。

原因是由于填充，对象中可能有您通常忽略的位，但它们是对象的一部分。

比如这个

struct bar {
    int x;
    foo b;
};

记忆中可以这样：

| x | some padding | b | more padding |

当您通过例如 memcpy 复制位时，填充位也将被复制。通过比较 x 和 b 成员，您无法分辨出差异，但在位级别上存在差异。当您按位（而不是按成员）比较两个对象时，您会注意到它。

正如 Yakk - Adam Nevraumont 在评论中指出的那样，填充并不是浅拷贝与按位拷贝不同的唯一原因。例如

struct foo{ 
    foo* self;
    foo() : self(this) {}
    foo& operator=(const foo& other) {}
    foo(const foo& other) : self(this) {}
};

成员 self 应该指向对象本身，这是 class 的不变量（为简单起见省略了适当的封装）。仅仅复制指针会使 self->this 指向 other 而不是 this，因此打破了不变量。 operator= 不需要复制任何东西，复制构造函数只需要正确初始化 self。这可以被认为是浅拷贝，因为我们只是在“复制”指针 self 而不是它指向的内容（实际上深拷贝在这里是致命的）。但是，按位复制会有所不同，它会在将 b 复制到 a 之后导致 a.self 指向 b（这将再次破坏不变量）。

考虑这个例子：

#include <iostream>
#include <cstring>

struct X {
    int a = 1;
    double b = 2;
    float c = 3;
    X& operator=(const X& x){
        a = x.a;
        b = x.b;
        c = x.c;
        return *this;
    }
};

int main()
{
    X a;
    X b;
    std::cout << "sizeof(X) " << sizeof(X) << "\n";
    std::cout << "sizeof(int) " << sizeof(int) << "\n";
    std::cout << "sizeof(double) " << sizeof(double) << "\n";
    std::cout << "sizeof(float) " << sizeof(float) << "\n";
    
    //memcpy(&a,&b,sizeof(X));
    a = b;
    char* aptr = reinterpret_cast<char*>(&a);
    char* bptr = reinterpret_cast<char*>(&b);
    for (size_t i = 0; i < sizeof(X); ++i) {
        if (aptr[i] != bptr[i]) std::cout << " !!! ";
    }
}

可能的输出是：

sizeof(X) 24
sizeof(int) 4
sizeof(double) 8
sizeof(float) 4
 !!!

X的大小不是其成员大小的总和。那就是填充。有关详细信息，请参阅 Struct padding in C++.

operator= 进行成员复制。因为该对象包含不用于成员的字节，所以在复制成员并查看位表示后，您可以观察到 a 和 b 之间的差异。

另一方面，如果通过 memcpy 进行复制，那么 a 和 b 的位表示将保证相同（即没有输出 !!!).

按位复制和浅复制之间有什么区别吗？

Is any difference between bitwise copy and shallow copy?

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