[实验任务一]：向量的原型

用C++完成数学中向量的封装，其中，用指针和动态申请支持向量长度的改变，使用浅克隆和深克隆复制向量类，比较这两种克隆方式的异同。

1.类图

2. 源代码

(1) 浅克隆代码和运行结果

#include <bits/stdc++.h> 
using namespace std;

class Vector {
private:
    int* p;
    int len;

public:
    // 构造函数
    Vector(int len) : len(len) {
        p = (int*)calloc(len, sizeof(int));
    }

    // 拷贝构造函数（浅克隆）
    Vector(const Vector& vector) {
        this->len = vector.len;
        this->p = vector.p;
    }

    // 析构函数
    ~Vector() {
        free(p);
    }

    int operator[](int i) const { return p[i]; }
    int& operator[](int i) { return p[i]; }

    // 获取长度
    int length() const { return len; }

    // 显示向量
    void display() const {
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (i == len - 1) {
                cout << p[i] << endl;
            } else {
                cout << p[i] << ", ";
            }
        }
    }
};

int main() {
    Vector v1(10);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1[i] = i;
    }

    Vector v2 = v1; // 浅克隆
    v2[6] = 33;
    v2[2] = 19;

    cout << "浅克隆：" << endl;
    cout << "更改copyVector后vector的数据：" << endl;
    v1.display();
    cout << "更改copyVector后copyVector的数据：" << endl;
    v2.display();

    return 0;
}

(2) 深克隆代码和运行截图

#include <iostream>
#include <cstring> // for memcpy and calloc
using namespace std;

class Vector {
private:
    int* p;
    int len;

public:
    // 构造函数
    Vector(int len) : len(len) {
        p = (int*)calloc(len, sizeof(int));
    }

    // 拷贝构造函数（深克隆）
    Vector(const Vector& vector) {
        this->len = vector.len;
        this->p = (int*)calloc(this->len, sizeof(int));
        memcpy(this->p, vector.p, len * sizeof(int));
    }

    // 析构函数
    ~Vector() {
        free(p);
    }

    // 下标操作符重载
    int operator[](int i) const { return p[i]; }
    int& operator[](int i) { return p[i]; }

    // 获取长度
    int length() const { return len; }

    // 显示向量
    void display() const {
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (i == len - 1) {
                cout << p[i] << endl;
            } else {
                cout << p[i] << ", ";
            }
        }
    }
};

int main() {
    Vector v1(10);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1[i] = i;
    }

    Vector v2 = v1; // 深克隆
    v2[6] = 33;
    v2[2] = 19;

    cout << "深克隆：" << endl;
    cout << "更改copyVector后vector的数据：" << endl;
    v1.display();
    cout << "更改copyVector后copyVector的数据：" << endl;
    v2.display();

    return 0;
}

两种克隆方式异同：

1、在C++中，对一个已知对象进行拷贝，系统会自动调用一种构造函数——拷贝构造函数。

2、如果用户未定义拷贝构造函数，则会调用默认拷贝构造函数,这时进行的是浅拷贝（浅克隆）。即对vector拷贝后出现两个指针指向同一个内存空间。我们改变copyVector的内容，vector中的内容也会改变。

3、若我们自己定义拷贝构造函数，使拷贝后的对象指针有自己的内存空间，即进行深拷贝（深克隆）。改变copyVector的内容，vector中的内容不会改变。