Cópia profunda

Parte da seção Programação Orientada a Objetos do Journey de C da Coddy. Lição 15 de 61.

Quando você atribui uma struct a outra em C, obtém uma cópia superficial: todos os campos são copiados byte a byte. Isso funciona bem para valores simples, como números inteiros, mas cria um problema com ponteiros: as duas structs acabam apontando para a mesma memória.

typedef struct {
    char *name;
    int age;
} Person;

Person alice = {"Alice", 30};
Person copy = alice;  // Cópia superficial!
// alice.name e copy.name apontam para a MESMA string

Se você liberar um deles, o outro se torna inválido. Se você modificar a string por meio de um deles, ambos verão a alteração. Raramente é isso que você quer.

Uma cópia profunda aloca nova memória para os membros ponteiros e copia os dados reais:

Person *clone_person(const Person *original) {
    Person *copy = malloc(sizeof(Person));
    copy->name = malloc(strlen(original->name) + 1);
    strcpy(copy->name, original->name);
    copy->age = original->age;
    return copy;
}

Agora cada objeto é dono da sua própria string. Você pode modificar ou liberar uma sem afetar a outra. O padrão é simples: para cada membro ponteiro, aloque memória nova e copie o conteúdo, não apenas o endereço.

Desafio

Fácil

Vamos criar um módulo Student que demonstra o padrão de cópia profunda. Você criará uma função de clonagem que produz uma cópia completamente independente de um objeto estudante: uma em que modificar ou liberar o original não afeta o clone.

Você criará três arquivos:

student.h: Declare uma estrutura Student com dois membros: char *name (uma string alocada dinamicamente) e int grade. Declare três funções:
- create_student: construtor que recebe um nome e uma nota e retorna um ponteiro para um novo Student
- clone_student: recebe um const Student * e retorna um ponteiro para uma cópia nova e independente
- free_student: destrutor que libera corretamente toda a memória alocada
Use diretivas de proteção contra inclusões múltiplas com o símbolo STUDENT_H.
student.c: Implemente as três funções. Sua função clone_student é fundamental. Ela deve alocar memória nova tanto para a estrutura quanto para a string do nome e, em seguida, copiar os dados reais da string (não apenas o endereço do ponteiro). Isso garante que o clone seja dono de sua própria memória, completamente separada da memória do original.
main.c: Crie um estudante, clone-o, exiba as informações dos dois estudantes e, em seguida, limpe corretamente os dois objetos.

Você receberá duas entradas: o nome do estudante (uma string) e a nota (um inteiro).

No arquivo principal, crie um estudante com os valores fornecidos e, em seguida, crie um clone desse estudante. Imprima as informações do original e do clone para verificar se eles contêm os mesmos dados. Por fim, libere os dois estudantes e imprima uma confirmação.

Imprima a saída neste formato:

Original: {name}, Grade: {grade}
Clone: {name}, Grade: {grade}
Both freed

Por exemplo, com as entradas Alice e 95, a saída seria:

Original: Alice, Grade: 95
Clone: Alice, Grade: 95
Both freed

O padrão de cópia profunda garante que cada objeto seja realmente independente: o clone tem sua própria string alocada, em vez de um ponteiro compartilhado para a memória do original.

Experimente você mesmo

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

int main() {
    char name[100];
    int grade;
    
    // Leia a entrada
    scanf("%s", name);
    scanf("%d", &grade);
    
    // TODO: Crie um estudante com o nome e a nota fornecidos
    
    // TODO: Crie um clone do estudante
    
    // TODO: Imprima as informações do estudante original
    // Formato: "Original: {name}, Grade: {grade}"
    
    // TODO: Imprima as informações do clone
    // Formato: "Clone: {name}, Grade: {grade}"
    
    // TODO: Libere a memória de ambos os estudantes
    
    // Imprima a confirmação
    printf("Both freed\n");
    
    return 0;
}

Teste seus conhecimentos

Esta lição inclui um quiz rápido. Comece a lição para respondê-lo e acompanhar seu progresso.

Todas as lições de Programação Orientada a Objetos

3Ciclo de vida do objeto

Padrão de construtor Padrão de destrutor Inicialização da pilhaCópia profundaRevisão: wrapper de String

6Herança por composição

Incorporação de struct Regra do primeiro membro Acessando membros do tipo pai Upcasting Revisão: hierarquia de formas

9Projeto: Desenhador de Formas

Visão geral do projeto Implementação do círculo Implementação do retângulo Uso polimórfico Contêiner de formas

12Desafios Finais

Personagem de RPG Construtor Dinâmico de Strings Pilha Genérica Sistema de Eventos

Pratique por conta própria: Compilador de C online