C++ class with pointer member(s)
- 正如标题所示:这篇复习带有指针类型成员的class
设计类
考虑到会有以下操作,来设计类
{
String s1();
String s2("hello");
String s3(s1);
cout << s3 << endl;
s3 = s2;
cout << s3 << endl;
}
函数体内第二行和第三行都是构造函数,一个含参数,一个不含参数。第四行创建一个以s1为初值的对象s3,是一个拷贝的动作,需要一个拷贝构造函数,之后会讲到;下一行是输出,需要一个操作符重载。第六行是一个赋值的操作,是一个拷贝的动作,这样第四行和第六行都是拷贝动作,所以这两个操作需要的是不同的函数,第六行需要的是拷贝赋值操作。如果,我们自己不写,编译器会给出默认的这两个操作函数,像上个复数的例子,就使用编译器给的,而这个string的例子,使用默认的就会出现不好的,想象一下,我们现在有个指针对象,指向一个地址,现在又创建一个新的对象,若只是拷贝,把指针拷贝过来,指向了同一个地方去,这并不是真正的拷贝,所以,只要class中含有带指针的成员,就不要使用默认的拷贝构造函数和拷贝赋值操作。so,string类的大致设计如下:
class String {
public:
String(const char* cstr = );//construct func
//if only the calss with pointer pamater(s),we need design two functions as follow
String(const String& str);//copy construct func,the parameter type is itsown type
String& operator=(const String& str);//copy assign,the parameter is itsown type ~String();
char* get_c_str()const { return m_data; }
private:
char* m_data;//因为字符串长度不定,所以设置成动态的数组-指针
};
设计类内函数
构造函数和析构函数
inline
String::String(const char* cstr = )
{
if (cstr) {//有初值
m_data = new char[strlen(cstr + )];
strcpy(m_data, cstr);
}
else {
m_data = new char[];
*m_data = '\0';
}
} inline
String::~String()
{
delete[] m_data;//clean up
}
使用上述函数
{
String s1();
String s2("hello");
String* p = new String("hello");
delete p;//离开前,释放掉
}
前面两个,离开时会自动释放掉,也是调用析构函数,所以上述函数作用域内离开时会调用三次析构函数
先前的复数类,不需要清理,因为它们本来就要死亡了,所以不必要,但是,这里是动态分配内存,如果不释放的,就是内存泄漏了。so ,Note:如果class中含指针成员,多半要动态分配内存,那么对象死亡之前,就是析构函数调用时,将动态分配的内存释放掉
拷贝构造函数和拷贝赋值操作
class with pointer member(s),一定要这样做,看下面的图片(来源于侯捷老师的课件)
首先,看第一种情况(第二幅图),使用default copy construct function,对象的data是指针,至于指针中的内容(‘hello’)是不属于这个指针的,在做copy动作的时候,b也也只是指针,所以两个指针指向同一块内容了。虽然a和b 也有相同内容了,但是b中内容,没有指针指向它了,而此处‘hello‘’所在的内存块,有两个指针同时指向它了,将来若改变a,b指向的内容也会被改变。,着就是浅拷贝;与之对应的就是深拷贝,就是我们自己写的函数要做的操作.下面看看什么是深拷贝
//copy construct fuction
inline
String::String(const String& str)
{
m_data = new char[strlen(str.m_data) + ];
strcpy(m_data, str.m_data);
}
使用:
String s3(s1);
这里s3也是新创建出来的对象,就要调用构造函数,先开辟足够的空间,然后将要拷贝的内容拷贝进来,这就是深拷贝,如果使用编译器默认的拷贝构造函数,只是把指针拷贝过来
拷贝赋值操作操作
要把右边的东西赋值给左边(Note:左右都有东西),正常思路就是先把左边清空,然后创建出与右边一样大的空间,再将右边内容拷贝给左边,so,实现如下:
inline
String& String::operator=(const String& str)
{
if (this == &str)//self assignment or not
return *this;
delete[] m_data;//kill
m_data = new char[strlen(str.m_data) + ];
strcpy(m_data, str.m_data);
return *this;
}
//使用
String s4=s1;
output 函数
#include <iostream>
#include "string.h" using namespace std;
ostream& operator<<(ostream& os, const String& str)
{
os << str.get_c_str();
return os;
}
//使用 String s1("Hello");
cout<<s1;
output 函数,必须为全域函数,这样才能保证是左边调用“<<”
总结
下面,我们回顾一下String 类的设计,设计一个class,首先,我们考虑class中需要什么样的数据,这里是字符串,我们字符串中会存放很多字符,当然,我们很容易想到使用数组存放,但是,对于设计字符串却不是一个好的选择,因为,数组声明时必须要指定数组大小,所以,我们选择指针,将来放多大的内容,使用new的方式动态分配大小,在32位系统中,一个指针占4个byte,所以不管字符串多大,字符串这个对象本身就是4byte;Then,考虑设计哪些函数,构造函数,前面讲过了,这里不多讲;上面讲过了,因为成员是指针,所以需要设计拷贝构造函数、拷贝赋值操作函数,析构函数(Big Three),设计完这三个函数后,再思考还需要设计哪些函数,由于,我们需要输出字符串,即需要cout,,所以,我们需要取出m_data中的字符,cout是可以接收这种东西的,所以,设计 char* get_c_str() const {return m_data;} ,只是返回,不改变,所以设计成const型的。
下面是完整的String类的设计的头文件
#pragma once
#ifndef __STRING__
#define __STRING__
#include <cstring>
class String {
public:
String(const char* cstr = );//construct func
//if only the calss with pointer pamater(s),we need design two functions as follow
String(const String& str);//copy construct func,the parameter type is itsown type
String& operator=(const String& str);//copy assign,the parameter is itsown type ~String();
char* get_c_str()const { return m_data; }
private:
char* m_data;//因为字符串长度不定,所以设置成动态的数组-指针
}; inline
String::String(const char* cstr = )
{
if (cstr) {//有初值
m_data = new char[strlen(cstr + )];
strcpy(m_data, cstr);
}
else {
m_data = new char[];
*m_data = '\0';
}
} inline
String::~String()
{
delete[] m_data;//clean up
}
//copy construct fuction
inline
String::String(const String& str)
{
m_data = new char[strlen(str.m_data) + ];
strcpy(m_data, str.m_data);
} inline
String& String::operator=(const String& str)//String&:& is reference
{
if (this == &str)//self assignment or not,&str:& is getting address
return *this;
delete[] m_data;//kill
m_data = new char[strlen(str.m_data) + ];
strcpy(m_data, str.m_data);
return *this;
}
#endif
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