Chapter 12 类的动态内存分配

动态内存和类

  • 类声明中，只能声明静态成员变量，但是不能初始化。静态数据成员在类声明hpp中声明，在类方法cpp文件中初始化，不需要使用关键字static

    声明：static int num_strings; 初始化：int StringBad::num_strings=0;

    初始化在在类声明hpp文件中进行。因为可能有多个文件包含头文件，如果在hpp中初始化，会出现多次初始化，引发错误

    静态成员是整型或枚举型const，则可以在类声明中初始化

  • 构造函数中使用new分配内存时，必须在相应析构函数中使用delete来释放内存。如果使用new[]来分配内存，则应使用delete[]释放内存

  • 特殊成员函数：
    • 默认构造函数（如果没有定义构造函数）
    • 默认西沟函数（如没定义）
    • 复制构造函数（如没定义）
    • 赋值运算符（如没定义）
    • 地址运算符（如没定义）

  • 如果没提供任何构造函数，C++将自动创建默认构造函数（不接受任何参数，也不执行任何操作），为了解决 Klunk lunk; 这类问题；

    默认构造函数：

    • 没有参数
    • 所有参数都有默认值

    复制构造函数：

    • 用于初始化，而不是常规赋值
    • 表现为指向对象的引用左右参数，例如StringBad( const String & )
    • 将新对象显式地初始化现有对象，常使用赋值构造函数，例如：
      • String ditto(motto);
      • String metoo=motto;
      • String also=String(motto);
      • String *pStringBad=new String(motto);
    • 按值传递和返回对象，都将调用复制构造函数
    • 默认赋值函数，只是直接复制成员变量值，即只复制指针地址，并不复制指针内容；通过显式复制构造函数，StringBad::StringBad(const StringBad &st) {str=new char[len+1]; strcpy(str, st.str);}则复制指针内容，如果之前对象删除，也不会影响

改进的String类

  • C++11，nullptr空指针，即str=nullptr

  • 中括号运算符[]，可通过operator来重载该运算符，一个操作数位于[之前，另一个操作数位于[]之间。例如，city[0]中，city是第一个操作数，[]是运算符，0是第二个操作数

  • String::show() const表示成员函数show()不改变成员变量；const String answer(“fut”)表示常量对象

  • 静态类成员函数，可用类名和作用域解析运算符来调用。例如， static int HowMany(){return num;}，则调用方式为int count=String::HowMany();

    使用静态类成员函数，注意：

    • 不能通过对象调用静态成员函数，不能使用this指针（其为公共部分）
    • 只能使用静态数据成员，如num_thing，不能使用str与len

构造函数使用new注意

  • 构造函数使用new初始化指针成员，则在析构中使用delete

  • new []对应于delete []

  • 如果有多个构造函数，必须以相同的方式使用new，都带中括号，或者都不带。因为只有一个析构函数，所有构造函数必须与其兼容

  • 应定义一个复制构造函数，通过深度复制将一个对象初始化为另一个对象。String::String( const String &st) { str=new char[len+1];strcpy(str, st.str);}。即复制构造函数应复制数据，而不仅仅是数据地址。

  • 应定义一个复制运算符，深度复制一个对象给另一个对象。功能：检查自我赋值，释放成员以前指针，复制数据非地址，并返回指向调用对象的引用。

返回对象

  • 如果函数要返回局部对象，应返回对象，不能是指向对象的引用。这种情况，将使用复制构造函数来生成返回的对象。

  • 函数返回一个没有公有复制构造函数的类（如ostream类）的对象，必须返回一个指向这种对象的引用。

  • 有些函数（如重载运算符）可以返回对象，也可以返回指向对象的引用。这种情况，首先使用引用，效率更高。

指向对象的指针

使用new初始化对象：

  • Class_name *pclass=new Class_name(value)，其中Class_name是类，value类型为Type_name；随后使用构造函数Class_name(Type_name);

  • 默认构造函数，则Class_name *ptr=new Class_name；

  • 例如， String *favorite=new String(test);

  • Act *pt=new Act; delete pr; 对pt使用delete运算符时，将调用动态对象pt的析构函数

  • delete只释放对象占用空间，对于成员变量所指向的内存，使用析构函数完成

  • 如果对象是动态变量（普通成员变量，非静态），new，则当执行玩定义该对象的程序块时，将调用该对象的析构函数

  • 对象是用new创建的，则必须显式使用delete删除对象时，析构函数才会被调用。

  • 指针和对象：

    - 常规表示对象指针 String *glamour
- 对象初始化指针 String *first=& saying[0];
- 使用new初始化指针，创建新对象 String *favorite=new String(saying[choice])
- 调用构造函数，初始化新对象 String *gleep=new String；String *glop=new String("my")

  • 定位new运算符：

    • delete可与常规new运算符配合使用，不能与定位new运算符配合使用

    • 显式使用定位new运算符创建的对象调用析构函数 pc3->～JustTesting()；

    • 使用定位new运算符创建的独享，应与创建顺序相反，即晚创建的早释放

小结

  • 重载«运算符：ostream & operator«(ostream & os, const c_name & obj){ os « …; return os;}\

  • 转换函数：

    • 单个值转换为类类型 c_name(type_name value)
    • 类转换为其他类型，类成员函数 operator type_name()

队列

  • 在类声明中，结构、类或枚举被嵌套在类中，作用域为整个类。这种声明不会创建数据对象，只是指定了在类中可以使用的类型。

    • 声明在公有部分，可从类的外部通过作用域解析运算符使用被声明的类型
    • 声明在私有部分，只能在这个类中使用其类型

  • 成员初始化列表，只能用于构造函数，参数列表后，函数体前，。如Queue::Queue(int qs): qsize(qs){ ; }

    • 对于const的类成员与声明为引用的类成员，只能被创建时进行初始化，无法赋值，所以必须使用初始化列表
    • 初始化顺序与类声明顺序相同

  • 克隆或复制队列，必须提供复制构造函数和执行深度复制的赋值构造函数

总结

  • 对象包含成员指针，其指向内存由new分配，则释放对象，不会释放指针所指向的内存。因此，在类构造函数中使用new分配内存时，应在析构函数中使用delete

  • new可能为对象分配内存，也可能为类成员分配内存，两种情况不同：

    • 对象包含指向new分配内存的指针成员 时，如果将一个对象初始化为另一个对象，或一个对象赋给另一个对象，可能会出现问题（当最终释放这两个对象时，类的析构函数将删除同一内存两次）。可能有两种方式： String a(b);或 String a; a=b; 解决方式：定义一个特殊的复制构造函数来重新定义初始化，并重载赋值运算符。即深度复制。
    • 用new为对象分配内存，将其地址赋给一个指针，当用delete释放指针时，将自动为对象调用析构函数。
    • 使用定位new运算符（非常规new运算符）为类对象分配内存，必须显式调用析构函数

  • 在类中包含结构、类和枚举定义，其嵌套类型的作用域为整个类，不会与其他地方定义的同名结构、类和枚举发生冲突

  • 初始化列表：由初始化成员的名称和包含初始值的括号组成。这些初始化操作是在对象创建时进行的，函数体还未执行（非静态const或引用成员，必须采用类内初始化）。C++11可将类内初始化用于非静态const成员 const int qsize=Q_SIZE; 成员初始化列表的构造函数将覆盖相应的类内初始化。