C++の配列メンバーはディープコピーされる？構造体・クラス代入の仕組みを解説

C/C++では、同じ型の構造体変数（C++ではクラスのオブジェクトも同様）を、別の変数に代入することができます。この代入が行われると、元の変数のすべてのメンバーが相手側の構造体変数へコピーされます。ここで一つ疑問が生じます。「構造体が配列をメンバーとして持っている場合、その配列はどのようにコピーされるのか？」という点です。

結論から述べると、配列メンバーはシャローコピー（浅いコピー）ではなく、コンパイラが自動的にディープコピー（深いコピー）を行います。次のプログラムでは、構造体 test が配列メンバー str1[] を持っています。st1 を st2 に代入すると、st2 は配列のまったく新しいコピーを獲得します。そのため、st1 側の配列の内容を後から書き換えても、st2 の配列には一切影響しません。

サンプルコード

# include <iostream>
# include <string.h>
using namespace std;
struct test{
    char str1[20];
};
int main(){
    struct test st1, st2;
    strcpy(st1.str1, "Tutorial Point");
    st2 = st1;
    st1.str1[0] = 'X';
    st1.str1[1] = 'Y';
    /* コピーはディープコピーのため、両者の配列は別物 */
    cout<< "st1のstr = " << st1.str1 << endl;
    cout<< "st2のstr = " << st2.str1 << endl;
    return 0;
}

実行結果

st1のstr = XYtorial Point
st2のstr = Tutorial Point

実行結果を見ると、st1 の文字列の先頭2文字を「XY」に書き換えても、st2 の文字列は元の「Tutorial Point」のまま維持されていることが分かります。これは、両者の配列がメモリ上で完全に独立していることの証拠です。

したがって、C++のクラスにおいて、配列メンバーのために独自のコピーコンストラクタやコピー代入演算子を定義する必要はありません。配列に対するデフォルトのコピー動作が、すでにディープコピーになっているためです。

ただし注意したいのはポインタメンバーの場合です。デフォルトのコピーでは、ポインタが保持するアドレスの値のみが複製され、参照先の実体は両者で共有されてしまいます（シャローコピー）。これにより二重解放などの不具合を招く恐れがあるため、ポインタメンバーを持つクラスでは自前のコピーコンストラクタと代入演算子を実装するか、std::string や std::vector などのコンテナを利用するのが安全です。