七 三大函数（Big Three）
上文提到class有两种经典分类：
1.class without pointer members（complex）
2.class with pointer members（string）
根据string代码解析：
class String
{
public:
String(const char* cstr =0);
String(const String& str); //拷贝构造
String& operator =(const String& str); //拷贝赋值
~String(): //析构函数
char* get_c_str const () {return m_data};
private:
char* m_data;
};
m_data指向一串字符，动态分配内存空间来存放字符，而不是在类里面放数组，这样不易确定所要放数组的大小。
三个特殊的函数（Big Three）：拷贝构造函数、拷贝赋值函数、析构函数。
7.1 析构函数
构造函数和析构函数：
inline //构造函数
String::String(const char* cstr = 0)
{
if (cstr)
{
m_data = new char[strlen(cstr) + 1];
strcpy(m_data,cstr);
}
else //未指定值
{
m_data = new char[1];
*m_data = '\0';
}
}
inline //析构函数
String::~String()
{
delete [] m_data;
}
Complex类不需要清理，String是动态分配内存，析构函数用来清理这块内存，否则将会造成内存泄漏。
7.2 拷贝构造
带有指针的类必须要自己写拷贝构造函数和拷贝赋值函数，原因如下：
如果使用编译器给的默认拷贝构造函数，只是将a的地址拷贝到b中去，并没有拷贝a的m_data指向的那个内容，使得a的m_data和b的m_data指向同一个地方，b的m_data原本指向的“World”就成了一个孤立的内容，这样会造成内存泄漏。而且因为a和b都指向一块内存，更改a就会影响b，也是一个隐患，这个被称为浅拷贝。
所以要使用深拷贝的方法，即自己写一个拷贝构造函数。
inline
String::String(const String& str)
{
m_data = new char[ strlen(str.m_data + 1) ];
strcpy(m_data,str.m_data);
} //直接取另一个object的private data（兄弟之间互为friend）
{
String s1("Hello");
String s2(s1);
// String s3 = s1;
}
7.3 拷贝赋值
inline String& String::operator = (const String& str)
{
if (this == &str) //检测自我赋值
return *this;
delete[] m_data;
m_data = new char[ strlen(str.m_data + 1)];
strcpy(m_data,str.m_data);
return *this;
}
{
String s1("hello");
String s2(s1);
String s2=s1; //拷贝赋值使用
}
自我赋值检测是必要的，如果没有自我赋值检测，delete[] m_data这一步骤会把自己的内容删掉，产生不确定行为。
八 堆，栈与内存管理
8.1 output函数
#include<iostream>
ostream& operator<<(ostream& os,const String& str)
{
os << str.get_c_str();
return os;
}
{
String s1("hello"）;
cout << s1;
不能写成成员函数，只能写成全局函数，这样cout才会在左边，符合使用习惯。
8.2 stack（栈）和heap（堆）
（1）Stack:是存在于某作用域的一块内存空间（memory space）。例如当你调用函数，函数本身即会形成一个stack用来放置他所接受的参数，以及返回地址。在函数本体（function body）内声明的任何变量，其所使用的内存块都取自上述stack。
（2）Heap：或谓system heap，是指向操作系统提供的一块global内存空间，程序可动态分配（dynamic allocated）从某中获得若干块区（blocks）。
class Complex{...};
...
Complex c3(1,2);
{
Complex c1(1,2);
static Complex c2(1,2)；
Complex* p = new Complex(3);
delete p;
}
上述代码中：
（1）.c1所占用的空间来自stack，它叫做stack object，其生命在作用域（scope）结束之际结束，这种作用域内的object，又称为auto object，因为它会被自动清理；
（2）.c2就是所谓static object，其生命再作用域（scope）结束之后仍然存在，直到整个程序结束；
（3）.c3就是所谓global object，其生命在整个程序结束之后才结束。也可以把它视为一种static object，其作用于是整个程序。
（4）.Complex（3）是个临时对象，其所占用的空间乃是new以heap动态分配而得，并由p指向。p指向的是heap object，其生命在它被delete之际结束，如果没有delete，将会出现内存泄漏，因为当作用域结束，p所指的heap object仍然存在，但指针p的生命却结束了，作用域之外再也看不到p（也就没机会delete p）。
8.3 new和delete
1.Complex的new和delete编译分析：
new：先分配memory，再调用ctor。new调用的C的malloc函数。
1.png
delete：先调用dtor，再释放memory。delete调用C的free函数。
2.png
2.String的new和delete编译分析：
new：先分配memory，再调用ctor。
3.png
delete：先调用dtor，再释放memory。
4.png
动态分配所得内存块（in vc）：
5.png
红色部分被称为cookie（小甜饼干）用来记所分配内存块的大小，大小是16bit的倍数，末位表示输入（0）和输出（1）；灰色部分表示debug代码区，不需要调试可以不要；浅绿色表示对象所存在的内存区域；深绿色是为了使分配的内存为16的倍数所填补的，称为pad。
动态分配所得的array：
6.png
array new一定要搭配array delete，否则也会造成内存泄漏：
7.png
九 String类完整代码
#ifndef __MYSTRING__
#define __MYSTRING__
class String
{
public:
String(const char* cstr=0);
String(const String& str);
String& operator=(const String& str);
~String();
char* get_c_str() const { return m_data; }
private:
char* m_data;
};
#include <cstring>
inline
String::String(const char* cstr)
{
if (cstr) {
m_data = new char[strlen(cstr)+1];
strcpy(m_data, cstr);
}
else {
m_data = new char[1];
*m_data = '\0';
}
}
inline
String::~String()
{
delete[] m_data;
}
inline
String& String::operator=(const String& str)
{
if (this == &str)
return *this;
delete[] m_data;
m_data = new char[ strlen(str.m_data) + 1 ];
strcpy(m_data, str.m_data);
return *this;
}
inline
String::String(const String& str)
{
m_data = new char[ strlen(str.m_data) + 1 ];
strcpy(m_data, str.m_data);
}
#include <iostream>
using namespace std;
ostream& operator<<(ostream& os, const String& str)
{
os << str.get_c_str();
return os;
}
#endif
十 类模板、函数模板及其他补充
10.1 static
8.png
1.非静态成员变量中，使用者如图创建了三个对象，在内存模型中，每个对象都有一份成员变量，通过this指针（每个对象的地址）来区别是哪个对象调用对应的成员变量。同样的一份成员函数处理多个对象的需求也是通过this指针实现的。
2.在成员变量或者成员函数前面加上关键字static，那么就变成静态的成员变量和静态的成员函数，脱离了对象，只有一份。应用比如设计一种银行账户体系，用户的账号是每一个对象，银行的利率和对象无关，这时把利率设计成静态的成员变量。静态成员函数没有this pointer，不能像一般的成员函数一样去访问、处理对象里面的数据，静态函数只能处理静态的数据。
静态的数据在class的外头必须要定义，初值可以给也可以不给，如下图黄色部分：
9.png
int main()
{
Account::set_rate(5.0); //通过class name调用
Account a;
a.set_rate(7.0); //通过object调用
}
调用static函数的方式有两种：
（1）通过object调用；
（2）通过class name调用。
10.2 singleton补充
class A
{
public:
static A& getInstance();
setup() {...}
private:
A();
A(const A& rhs);
static A a;
...
};
A& A::getInstance()
{
return a;
}
如上述代码所示，singleton通过static实现，外界不能创建A的对象，只能通过A::getInstance().setup这样的方式调用函数。当外界不需要调用这个函数，a仍然存在，造成浪费，更好的设计如下：
class A
{
public:
static A& getInstance();
setup() {...}
private:
A();
A(const A& rhs);
...
};
A& A::getInstance()
{
static A a;
return a;
}
10.3 cout
cout能接受不同类型的参数是因为大量作了<<的重载，cout是一种ostream。
10.png
10.4 类模板和函数模板
类模板示例：
11.png
函数模板示例：
12.png
关键字class和typename是相通的。函数模板用的时候，编译器会对它进行实参推导，不用加尖括号。函数模板里面<的重载由设计stone类的人去设计，这是合理的，编译器是不知道如何比大小的。
10.5 namespace
所有的东西被包装一个命名空间里面，防止不同公司相同函数名调用的混乱。
有三种打开这个命名空间的方式：
13.png
网友评论