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博览网/boolan-C++面向对象高级编程(上)-第2周笔记

博览网/boolan-C++面向对象高级编程(上)-第2周笔记

作者: derivator | 来源:发表于2017-07-27 22:56 被阅读0次

    2.1 拷贝构造函数 拷贝赋值运算符 析构函数

    2.1.1拷贝构造函数

    第一个参数必须是自身类类型的引用,且任何额外参数都有默认值。(为什么必须是引用?见后解释)

    合成拷贝构造函数:如果我们没有为一个类定义拷贝构造函数,则编译器会为我们定义一个。同合成的默认构造函数不同的是,即使我们定义了其他构造函数,编译器也会为我们合成一个拷贝构造函数。(一旦自己定义了构造函数,则不会合成默认构造函数)

    拷贝初始化与直接初始化

    直接初始化:要求编译器使用普通的函数匹配来选择与我们提供的参数最匹配的构造函数。

    拷贝初始化:要求编译器将右侧运算对象拷贝到正在创建的对象中,如果需要的话,还要进行类型转换。

    string dots(10, '.');              //直接初始化

    string s(dots);                    //直接初始化

    string s2 = dots;                  //拷贝初始化

    string null_book = "9-999-8999";    //拷贝初始化

    string nines = string(100, '9');    //拷贝初始化

    使用‘=’号的是拷贝初始化,不使用等号的是直接初始化。

    拷贝初始化发生在以下情况

    1. 用 = 定义变量时发生。

    2. 将一个对象作为实参传递给一个非引用类型的形参。

    3. 从一个返回类型为非引用类型的函数返回一个对象。

    4. 用花括号列表初始化一个数组中的元素或一个聚合类中的成员。(聚合类是指没有用户定义的构造函数,没有私有和保护的非静态数据成员,没有基类,没有虚函数)。

    拷贝构造函数第一个参数必须是引用原因:由于拷贝构造函数被用来初始化非引用类类型的参数。如果其自身参数不是引用类型,则调用永远也不会成功——为了调用拷贝构造函数,我们必须拷贝它的实参,但为了拷贝实参,我们又必须调用拷贝构造函数,如此无限循环。

    2.1.2 拷贝赋值运算符

    与类控制其对象如何初始化一样,类也可以控制器对象如何赋值:

    Sales_data trans, accum;

    trans = accum;  //使用Sales_data的拷贝赋值运算符

    与拷贝构造函数一样,如果类未定义自己的拷贝赋值运算符,编译器也会为它合成一个。

    重载赋值运算符

    重载运算符本质上是函数,其名字由operator关键字后接表示要定义的运算符的符号组成。因此,赋值运算符就是一个名为operator=的函数。类似于任何其他函数,运算符函数也有一个返回类型和一个参数列表。

    如果是一个运算符是一个成员函数,其左侧运算对象就绑定到隐式的this参数。对于一个二元运算符,例如赋值运算符,其右侧运算对象作为显式参数传递。

    拷贝赋值运算符接受一个与其类相同类型的参数:

    class Foo{

    public:

    Foo& operator=(const Foo&);  //赋值运算符

    //...

    };

    为了与内置类型的赋值保持一致,赋值运算符通常返回一个指向其左侧运算对象的引用。注意,标准库通常要求保存在容器中的类型要有其赋值运算符,且其返回值是左侧运算对象的引用。

    2.1.3 析构函数

    析构函是类的一个成员函数,名字由波浪号接类名构成。它没有返回值,也不接受参数:

    class Foo{

    public:

    ~Foo();  //析构函数

    //...

    };

    由于析构函数不接受参数,因此它不能被重载。对于一个给定类,只会由唯一一个析构函数。

    在一个构造函数中,成员的初始化时在函数体执行之前完成的,且按照它们在类中出现的顺序进行初始化。在一个析构函数中,首先执行函数体,然后销毁成员。成员按初始化顺序的逆序进行销毁。

    无论何时一个对象被销毁,就会自动调用其析构函数:

    1. 变量在离开其作用域时被销毁

    2. 当一个对象被销毁时,其成员被销毁

    3. 容器(无论是标准容器还是数组)被销毁时,其元素被销毁

    4. 对于动态分配的对象,当对指向它的指针应用delete运算符时被销毁

    5. 对于临时对象,当创建它的完整表达式结束时被销毁

    2.2 堆 栈和内存管理

    a) 栈:内存由编译器在需要时自动分配和释放。通常用来存储局部变量和函数参数。(为运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回地址等存放在栈区)。栈运算分配内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

    b) 堆:内存使用new进行分配,使用delete或delete[]释放。如果未能对内存进行正确的释放,会造成内存泄漏。但在程序结束时,会由操作系统自动回收。

    c) 自由存储区:使用malloc进行分配,使用free进行回收。和堆类似。

    d) 全局/静态存储区:全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,C语言中区分初始化和未初始化的,C++中不再区分了。(全局变量、静态数据、常量存放在全局数据区)

    e) 常量存储区:存储常量,不允许被修改。

    这里,在一些资料中是这样定义C++内存分配的,可编程内存在基本上分为这样的几大部分:静态存储区、堆区和栈区。他们的功能不同,对他们使用方式也就不同。

    a)静态存储区:内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据、全局数据和常量。

    b)栈区:在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

    c)堆区:亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存,程序员自己负责在适当的时候用free或 delete释放内存。动态内存的生存期可以由我们决定,如果我们不释放内存,程序将在最后才释放掉动态内存。 但是,良好的编程习惯是:如果某动态内存不再使用,需要将其释放掉,否则,我们认为发生了内存泄漏现象。

    2.3 string类的实现

    String里涉及动态内存的管理,默认的拷贝构造函数在运行时只会进行浅复制,即只复制内存区域的指针,会造成两个对象指向同一块内存区域的现象。如果一个对象销毁或改变了该内存区域,会造成另一个对象运行或者逻辑上出错。这时就要求自己实现这些函数进行深复制,即不止复制指针,需要连同内存的内容一起复制。

    //代码参考C++primer.//String类的实现,

    #include using namespace std;

    class String{

    friend ostream& operator<< (ostream&,String&);

    public:

    String(const char* str=NULL);                //赋值构造兼默认构造函数(char)

    String(const String &other);                 //赋值构造函数(String)

    String& operator=(const String&other);       //operator=

    String operator+(const String &other)const;  //operator+

    bool operator==(const String&);              //operator==

    char& operator[](unsigned int);              //operator[]

    size_t size(){return strlen(m_data);};

    ~String(void) {delete[] m_data;}

    private:

    char *m_data;

    };

    inline String::String(const char* str)

    {

    if (!str) m_data=0;

    else

    {

    m_data = new char[strlen(str)+1];

    strcpy(m_data,str);

    }

    }

    inline String::String(const String& other)

    {

    if(!other.m_data) m_data=0;

    else

    {

    m_data=new char[strlen(other.m_data)+1];

    strcpy(m_data,other.m_data);

    }

    }

    inline String& String::operator=(const String& other)

    {

    if (this!=&other)

    {

    delete[] m_data;

    if(!other.m_data) m_data=0;

    else

    {

    m_data = new char[strlen(other.m_data)+1];

    strcpy(m_data,other.m_data);

    }

    }

    return *this;

    }

    inline String String::operator+(const String &other)const

    {

    String newString;

    if(!other.m_data)

    newString = *this;

    else if(!m_data)

    newString = other;

    else

    {

    newString.m_data = new char[strlen(m_data)+strlen(other.m_data)+1];

    strcpy(newString.m_data,m_data);

    strcat(newString.m_data,other.m_data);

    }

    return newString;

    }

    inline bool String::operator==(const String &s)

    {

    if ( strlen(s.m_data) != strlen(m_data) )

    return false;

    return strcmp(m_data,s.m_data)?false:true;

    }

    inline char& String::operator[](unsigned int e)

    {

    if (e>=0&&e<=strlen(m_data))

    return m_data[e];

    }

    ostream& operator<<(ostream& os,String& str)

    {

    os << str.m_data;

    return os;

    }

    void main()

    {

    String str1="Hello!";

    String str2="Teacher!";

    String str3 = str1+str2;

    cout<<str3<<"/n"<<str3.size()<<endl;

    }

    2.4 函数模板 类模板

    2.4.1函数模板

    重载函数通常用于对不同的数据类型执行相似的操作,不同数据类型的程序逻辑可能有所不同。如果每种数据类型的程序逻辑和操作都相同,则可以使用函数模板来更紧凑、更方便地实现函数重载。

    就本质而言,定义一个函数模板就定义了一群重载函数。

    所有的函数模板定义都从关键字template开始,后接它的模板参数表,列表位于一对尖括号(<和>)中。表示类型的每个模板参数,其前面都必须带关键字class或template(二者可以互换),例如:

    template < typename T>   或

    template < class  ElementType>  或

    template < typename  BorderType, typename  FillType>

    函数模板定义中的类型模型参数,用于指定函数实参的类型。函数的返回类型或声明函数内部的变量。除此之外,函数定义与其他任何函数定义的形式相同。

    2.4.2 类模板

    类模板类模板称为参数化类型,因为它需要一个或者多个类型参数来指定如何定制一个“泛型类”模板,以形成一个类模板特殊化。为了产生各种类模板特殊化,只需编写一个类模板定义。每次需要一个额外的类模板特殊化时,只需要使用一种清晰、简单的方法,编译器就能为所需要的类模板特殊化编写源代码。

    Demo:例如一个Stack类模板,可以是程序中创建许多Stack类的基础,如:"Stack of  double"、"Stack of  int"、"Stack of  char"、"Stack of  Employee"等等创建类模板Stackstack.h :[cpp] view plain copy #ifndef STACK_H  #define STACK_H      template//指定一个使用参数类型T的类模板定义

    class stack

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