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浅いコピーと深いコピーについて

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現在、C言語の学習をしています。
その中で、memcoyというメモリ領域をそのままコピーする関数が出てきました。
また、注意欄に
「memcopy関数などでコピーする行為は浅いコピーと言われ、配列や構造体は複製される一方、内部にもつポインタが指している領域まで複製されません。結果としてコピー元とコピー先で同一のものを指し、共有してしまいます。」
とありました。

意味がわからなかったので調べてみたところ、参考記事の中に、
「array1の値を変更すると、なぜかarray2の値も変更されます。これこそが、浅いコピーによる不可思議な現象です。」とありました。
しかし、以下のコードを実行したところ、片方の配列にしか影響が出ません。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
  int a[4] = {19, 20, 29, 29};
  int b[4];
  int b2[4];
  memcpy(b, a, 16);
  memcpy(b2, a, 16);

  printf("配列aの2つ目の要素は%d、番地は%pです\n", a[1], &a[1]);
  printf("配列bの2つ目の要素は%d、番地は%pです\n", b[1], &b[1]);
  printf("\n");

//aの2つ目の要素を1に変更してみる

  printf("配列aの2つ目の要素を1に変更する\n");
  a[1] = 1;
  printf("配列aの2つ目の要素は%d、番地は%pです\n", a[1], &a[1]);
  printf("配列bの2つ目の要素は%d、番地は%pです\n", b[1], &b[1]);
  printf("\n");
}

「出力結果」
配列aの2つ目の要素は20、番地は0x7ffedfc58954です
配列bの2つ目の要素は20、番地は0x7ffedfc58944です

配列aの2つ目の要素を1に変更する
配列aの2つ目の要素は1、番地は0x7ffedfc58954です
配列bの2つ目の要素は20、番地は0x7ffedfc58944です

私は、浅いコピーはコピー元の要素を変えるとコピー先の要素も変わってしまうと解釈していたのですが、やはり解釈自体に問題があったのでしょうか?
アバウトな質問となってしまい申し訳ありません。

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回答 5

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+14

(回答にならない感)

「浅い」「深い」という言葉を知っておくことは大切かもしれませんが,そういった言葉に振り回されるよりも前に,
memcpy(b, a, 16);によって,あなたが「何をコピーしたのか」を把握することの方が重要です.

memcpy(b, a, 16);自体は,「aが指す位置から16バイト分の内容をbが指す位置にコピー」することでしかないわけで,
「aが指す位置から16バイト分の内容」ってのは実際には(そのプログラムにおいては)何なのか,それはどのような性質のものなのか,という側の理解が(浅いとか深いとか言い出すよりも前に前提知識として)先に必要です.

それがわかってさえいれば,コピー元とコピー先の関係性は自明であり,「memcpyとさえ書けばコピー先とコピー元とに変な関係が結ばれる…?」みたいな誤解をすることはないハズです.

(ちょいと「ポインタとは」的な復習をされると良いのではないかな,と)

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  • 2020/01/31 14:11

    単に言葉を知らない場合なら,
    誰か「だからー,その×××のことを"シャローコピー"って言うんだよ,まったくー」
    ぼく「そうなのか」(←ちょっとはずかしい)
    くらいの話で済むけど,
    まず"xxx"の内容側がわかってないとどうにもならない,的な.

    キャンセル

  • 2020/02/03 09:32

    ポインタ変数も、構造体も、配列も・・・メモリ上に在る・配置されるわけで、
    そのメモリ上の姿をできるだけ具体的にイメージできることは、C言語では特に重要なことだと思っています。
    「実際には何なのか,それはどのような性質のものなのか,という理解が先に必要」というお答えに我が意を得たりと思いました。

    キャンセル

+2

「memcopy関数などでコピーする行為は浅いコピーと言われ」という表現自体が酷く不適切です。
浅いコピー(シャローコピー)はコピーしたいもの自体でなく、その参照をコピーする事を言います
深いコピー(ディープコピー)はコピーしたいものの実体をコピーすることです。
したがって質問者さんのソースコードのint配列コピーは深いコピーです。
配列の場合浅いコピーは
int* c = a;
のような形になります。

構造体をmemcpyしたときに中の要素にポインタが含まれていた場合にその参照先をディープコピーしないことがあると言いたいのだと思いますが、「memcpy自体がシャローコピーである」というのはとんでも解説なので本当にそのように書かれていたのであれば勉強資料を選び直すことを検討した方が良いかと思います。

【追記】
コメントを受け、紛らわしい部分を修正しました。
加えて上記ディープコピーとシャローコピーについての解釈は私見であることも一応記載しておきます。

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  • 2020/01/31 18:24

    > ポインタを含む構造体の配列のコピー

    が「これ」です。

    議論をしたいのではなく、「シャローコピーとは」という信頼できる定義がどこかにあっての断言かと思って聞きました。私の認識しているシャローコピーとは少し違うようですが、私の方も確たるよりどころがあるわけではないので、ここまでにしておきます。

    キャンセル

  • 2020/01/31 18:31

    気になるのでこの手の話を誰かの解釈という域を越えて厳密に定義した文献があれば是非見てみたいのですが・・・どなたかご存じないでしょうか?

    キャンセル

  • 2020/01/31 18:34 編集

    >Zuishinさん
    ありがとうございます!
    やっぱり単に認識の相違があっただけで、私もそれはシャローコピーかと思います(構造体の一部要素に限ればディープコピー)
    回答の
    >したがって質問者さんの配列コピーは深いコピーです。
    はソースコードのint配列を指した言葉でした。紛らわしくて申し訳ございません(修正しておきます)

    後半のお話はmomon-gaさん向けの奴ですので気になさらないで下さい(議論ふっかけるとかではないです、すいません)

    キャンセル

+1

私は、浅いコピーはコピー元の要素を変えるとコピー先の要素も変わってしまうと解釈していたのですが、やはり解釈自体の問題があったのでしょうか?

はい。引用元に「配列や構造体は複製される一方、内部にもつポインタが指している領域まで複製されません。」とあるように、配列や構造体がポインタを含んでいた場合の問題です。単なる数値配列であれば無関係です。

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  • 2020/01/31 11:52

    参考記事での「浅いコピー」は、memcpyの「浅いコピー」とは別物です。

    キャンセル

0

浅いコピーは一般的に、参照のみのコピー

int a;
int b;
&a = &b;


みたいなの。

深いコピーは一般的に、中身までコピー(ただし、ポインタの先はコピーしない)

int a;
int b;
a = b;

int *c;
int *d;
c = d;


という感じ

と、思いますが、質問者さんのみた記事は、上記の c = d も浅いコピーと表現されているようです。
この辺りに注意して、ポインタを意識して考えてみてはどうでしょうか

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  • 2020/02/04 14:28 編集

    ちょっとコード汚いですがご容赦を。
    質問者さんの読んだ記事では、下の構造体 STP をmemcpy()するときに「一部浅いコピーになる」という事を言いたかったんでしょう。
    ただ、下記のSTをmemcpy()しているところは「深いコピー」しています。
    結局、memcpy()は、浅いコピーも深いコピーも使い方次第ということになり、みなさんが「memcpy()は浅いコピーではない」と言っているところかと思います。

    ちょっと話がややこしくなりすぎたでしょうか。
    結局のところ、質問者さんの解釈の方向性は間違っていないと思います。
    質問者さんの読んだmemcpy()解説は、ある意味ではあっているものの、正確ではない書き方をしているように思います。

    「浅いコピーはコピー元の要素を変えるとコピー先の要素も変わってしまう」
    上記は、結果的にはそうなのですが、本質がやや異なるので、他の回答者さんも引っかりがあるところなんだと思います。
    私なりに「浅いコピーは、参照(番地、アドレス)のみコピーすること。(実体(要素)は、コピーしない、または一部しかコピーされない。)」と表現しておきます。
    -----

    struct ST {
    int a;
    int b;
    };

    struct ST st1;
    struct ST st2;
    struct ST *pst1;

    st1.a = 1;
    st1.b = 2;
    st2 = st1; // ←深いコピー
    memcpy(&st2, &st1, sizeof(struct ST)); // ←深いコピー (これを浅いコピーと読めてしまう記事なのでどうかと)
    pst1 = &st1; // ←浅いコピー


    // 参照を持った構造体の場合・・・?
    struct STP {
    int a;
    int *p;
    };
    int hoge;
    struct STP st10;
    struct STP st20;
    struct STP st30;
    struct STP *pst;

    hoge = 100;
    st10.a = 100;
    st10.p = &hoge;

    pst = &st10; // ←浅いコピー
    st20 = st10; // ←代入なので一般的に「深いコピー」? .pに着眼すると浅いコピー とも言える
    memcpy(&st20, &st10, sizeof(struct STP)); // ←これも上記と同じ動作のため、単に「浅いコピー」と呼んでいいものか

    // 深いコピー
    st30.a = st10.a
    st30.p = new int;
    *st30.p = *st10.p;
    // delete st30.p;を忘れないこと

    キャンセル

  • 2020/02/04 14:43

    Cの場合ポインタも限定的に演算可能な数値なので、実体と参照を無理に区別しようとするとかえって分かりづらくなるように思います。

    キャンセル

  • 2020/02/04 17:13

    「浅い」「深い」は,個人的には,コードの形で区別するのでなくて,処理の意味の側について呼ぶ言葉だと思っています.
    あるデータ構造(「型」と言ってもよいかな?)について,そのデータを扱う際の意味的にデータ共有状態になるようなコピーの仕方を「浅い」と言う…感じ.

    キャンセル

-7

memcpy = repz movsx によるコピーに浅いも深いもありません。
実直に指定アドレスから指定長を書き込み先に複写します。
複写元が文字列なのか、ポインターなのか、それとも純粋な整数なのか、それは設計都合でしかありません。
ここでのシャロウ/ディープ解説は、解説者がよく知るVMの概念を持ち込もうとして失敗しています。
アセンブラーまたはCとその後継言語は、memcopyの利用時にはその時そこにあった値を切り出すだけで、ポインターの指し先が変わったからといって追従するよう補完してくれたりはしません。

インタープリター自体の実装は大したものだと思いますが、そこへの実装は、マニュアル車とAT車の操作程度には違います。

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  • 2020/02/05 09:25

    VM とは何でしょう?
    インタープリターは何を指していますか?

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  • 2020/02/05 09:29

    VMは仮想マシンなんですが、一般にはCPUなどのプラットフォームに依存しないコードが書けるように設計されたものです。石がIntelだろうがARMだろうが動きます。
    で、いろいろ議論はありますが、VMもいろいろあるインタープリターの一つです。

    キャンセル

  • 2020/02/05 09:32

    わかりました。回答として意味不明なので低評価します。

    キャンセル

  • 2020/02/05 10:21

    同上.(特に最後の文とか何を指して何を言っているのか)

    キャンセル

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