有指针class设计要点

• Big Three: 拷贝构造函数, 拷贝赋值函数, 析构函数;
• 对于含指针类(Class with pointer), 必须含有copy ctor & copy op;
• static 和 Singleton;

Copy Ctor (拷贝构造函数)

1. 要点

   • 新构造的对象: new 新地址;

   • 深度拷贝 = 拷贝值 + 拷贝地址;

2. 代码示例

// Declaration
String(const String& str);

// Definition
inline String::String(const String& str)
{
    m_data = new char[strlen(str.m_data) + 1];
    strcpy(m_data, str.m_data);
}

Copy Operator (拷贝赋值函数)

1. 要点

   • 判断是否自我赋值(self assignment);

     • if True: return self;

   • 被赋值对象: delete 原地址;

   • 新构造的对象: new 新地址;

   • 深度拷贝;

2. 代码示例

// Declaration
String& operator=(const String& str);

// Definition
inline String& String::operator=(const String& str)
{
    if (this == &str)   // Self Assignment
        return *this;
    delete[] m_data;
    m_data = new char[strlen(str.m_data) + 1];
    strcpy(m_data, str.m_data);
    return *this;
}

Stack & Heap(栈 & 堆)

1. Stack:

   • scope(作用域)内的一块内存空间, function body内声明的变量(static除外);

   • 但是static object的内存在scope结束之后仍然存在,直至整个程序结束才消亡;

2. Heap:

   • 由操作系统提供的一块global内存空间, 可动态分配内存(dynamic allocate);

   • global object在整个程序结束之后才结束生命周期;

New的内部工作原理

• 先分配 memory, 再调用 ctor

• ep:

Complex * pc = new Complex(1, 2);

• 编译器转化为:

  1. 分配内存, 内部调用 malloc(n)

     void * mem = operator new( sizeof(Complex) );
     

  2. 转换类型, 将 mem指针 从 void* 转型成 Complex*

     pc = static_cast(mem);
     

  3. 重新指向, pc 指向新创建对象的头部

     pc -> Complex::Complex(1, 2);
     

Delete的内部工作原理

• 先调用 dtor, 再释放 memory

• ep:

String * ps = new String("Hello");
...
delete ps;

• 编译器转化为:

  1. 析构内容, 删除动态分配的内存(指针指向的内容)

  String::~String(ps);
  

  2. 删除指针, 内部调用 free(ps), 删除指针

  operator delete(ps);
  

Static

1. 无static

   • 成员变量: 根据创建出对象的不同，可以有多份地址;

   • 成员函数: 地址只有一份，通过this指针来调用不同的对象;

2. 含static

   • static成员变量

     • 地址只有一份;

     • 需在类外初始化;

     Class_Name::static_data = value;
     

     • 不能使用参数初始化表;

   • static成员函数

     • 地址只有一份, 没有this指针;

     • 不能访问类中的非静态变量, 只能处理static数据;

     • 可用类或对象来调用;

Singleton - 将Ctor放在Private区的设计模式

• 代码示例

class A
{
public:
    static A& getInstance();   
    setup() {...}
private:
    A();
    A(const A& rhs);
    // ...        
};

// 只有调用该静态方法，才会创建static变量，且只能创建一份
A& A::getInstance()
{
static A a;
return a;
}

Class Template 与 Function Template

• 类模板实例化: 需要指定类型;

• 函数模板实例化: 由编译器进行自动类型推断(argument deduction);

• 代码示例

  1. 函数模板

  template <typename T>
  int compare(const T& v1, const T& v2)
  {
      if (v1 < v2) return -1;
      if (V1 > V2) return 1;
      return 0;
  }
  
  // 实例化输出int compare(const int&, const int&)
  cout << compare(1, 0) << endl;  // T is int
  

  2. 类模板

  template <typename T> class A
  {
      // ...
  }
  
  // 实例化类模板
  A<int> a;
  

Namespace

• 不同文件为相同namespace编写的内容会被自动结合到一起;

• 两种使用方式:

  • using namespace std;
  • using std::cout;

内存管理

mem_manage_1.jpg

mem_manage_2.jpg

mem_manage_3.jpg