《C++ Primer Plus》学习笔记7

第12章 类和动态内存分配
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1、动态内穿和类
1）静态数据成员在类声明中声明，在包含类方法的文件中初始化，初始化时使用作用域操作符来指出静态成员所属的类，但如果静态成员是整型或枚举型const，则可以在类声明中初始化。
2）new分配足够的内存的时候一般都是这种形式

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

这样做的目的是使分配的内存能够存储包含空字符的字符串。
3）在构造函数中使用new来分配内存时候，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[]包含中括号来释放内存。
4）隐式成员函数
C++自动提供下面这些成员函数：
默认构造函数；
复制构造函数；
赋值操作符；
默认析构函数；
地址操作符；
5）改进后的新string类
①修订后的默认构造函数

 String::String()
    {
        len = 0;
        str = new char[1];//为什么不使用str = new char上面两种方式分配的内存量相同，区别在于前者和析构函数兼容，后者不兼容。析构函数中包含delete[] str;

        str[0] = ‘\0‘;
    }

②比较成员函数
要实现字符串比较的函数，最简单的方法是使用标准的strcmp()函数，如果按照字母顺序，第一个参数位于第二个参数之前，则该函数返回一个负值；如果两个字符串相同，则返回0;如果第一个参数位于第二个参数之后，则返回一个正值。

bool operator< (const String &st1, const String &st2)
{
    if(std::strcmp(st1.str, st2.str) > 0)
        return true;
    else
        return false;
}

因为内置的 > 操作符返回一个布尔值，所以可以继续简化为

bool operator< (const String &st1, const String &st2)
{
    return (std::strcmp(st1.str, st2.str) < 0);
}
bool operator> (const String &st1, const String &st2)
{
    return st2.str < st1.str;
}
bool operator== (const String &st1, const String &st2)
{
    return (std::strcmp(st1.str, st2.str) == 0);
}

6）如果编译器没有实现布尔类型的话，可以使用int代替bool，0代替false，1代替true。如果编译器不支持静态类常量，可以用枚举来定义CINLIM
7）在构造函数中使用new时应该注意的事项
①如果在构造函数中使用new来初始化指针成员，则应在析构函数中使用delete
②new和delete必须相互兼容，new对应delete，new[]对应delete[]
③如果有多个构造函数，则必须以相同的方式使用new，要么带中括号，要不都不带，因为只有一个析构函数，因此所有的构造函数都必须与它兼容，不过，可以在一个构造函数中使用new来初始化指针，而在另一个构造函数中将指针初始化为空，这个是因为delete可以用于空指针。
8）有关返回对象的说明
①返回指向const对象的引用
使用const引用的常见原因是旨在提高效率。

//version1
Vector Max(const Vector & v1, const Vector & v2)
{
    if(v1.magval() > v2.magval())
        return v1;
    else
        return v2;
}
//version2
const Vector & Max(const Vector & v1, const Vector & v2)
{
    if(v1.magval() > v2.magval())
        return v1;
    else
        return v2;    
}

注意：返回对象将调用复制构造函数，但是返回将不会。效率高
引用指向的对象应该再调用函数执行时存在；
v1和v2都被声明为const引用，因此返回类型必须是const，这样才能匹配
②使用指向对象的指针

String * favorite = new String(sayings[choice]);

这不是为要存储的字符串分配内存，而是为对象分配内存；也就是说，为保存字符串地址的str指针和len成员分配内存，程序员并没有给num_string成员分配内存，因为num_string成员是静态成员，它独立于对象被保存。
③下面几种情况析构函数将被调用
如果对象是动态变量，则当执行完定义该对象的程序块时候，将调用该对象的析构函数；
如果对象是静态变量(外部、静态、静态外部或来自名称空间)，则在程序借结束时候将调用对象的析构函数
如果对象是用new创建的，则仅当显式使用delete删除对象时，析构函数才会被调用
9）指针和对象的小结
①使用常规法来声明指向对象的指针

String * glamour;

②可以将指针初始化为指向已有的对象

String * first = &sayings[0];

③可以使用new来初始化指针，这将创建一个新的对象

String * favorite = new String(saying[choice])

④对类使用new将调用相应的类构造函数来初始化新的创建对象

String * gleep = new String;
String * glop = new String("my my my");
String * favorite = new String(sayings[choice]);

⑤可以使用->操作符通过指针访问类方法
if(sayings[i].length() < shortest -> length())
⑥可以对对象指针应用解除引用操作符()来获得对象
if(sayings[i] < first)
first = &sayings[i];
10）布局new操作符
能够让您在分配内存时指定内存位置
在布局new操作符来为对象分配内存，必须确保其析构函数被调用。
对于堆中创建的对象，可以使用
delete pc2;
对于使用布局new操作符创建的对象，不能像下面这么做
delete pc1;
原因在于delete可与常规new操作符配合使用，但不能与布局new操作符配合使用。
解决方法显式地为使用布局new操作符创建的对象调用析构函数，采用pc1 ->~JustTesting();
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总结：处理各种与类相关问题的编程技术
1）重载<<操作符
要重新定义<<操作符，以便将它与cout一起用来显示对象的内容，定义下面友元操作符函数：

ostream & operator<< (ostream & os, const c_name & obj)
{
    os << ……; //display object contents
    return os;
}

2）转换函数
要将单个值转换为类类型，需要创建原型如下所示的类构造函数
c_name(type_name value) 其中c_name为类名 type_name是要转换的类型的名称
要将类转换为其他类型，需要创建原型如下所示的类成员函数
operator type_name();虽然该函数没有声明返回类型，但应返回所需要类型的值
使用转换函数要小心，可以在声明构造函数时候使用关键字explicit，以防止被用于隐式转换。
2、队列模拟
队列是一个抽象的数据类型(ADT)，可以存储有序的项目序列，新项目被添加在队尾，并且可以删除队首的项目。队列与堆栈不一样的是堆栈在同一端进行添加和删除，这使得栈是一个后进先出的结构，而队列是先进先出的。
1）Queue类的实现
因为队列操作每删除第一个元素后，需要将余下的所有元素向前移动一位；故不适合用数组来完成。所有我们这里采用链表，链表是由节点序列构成，每个节点中都包含要保存到链表信息以及一个指向下一节点的指针。对于队列来说，数据部分多事一个Item类型的值，使用下面结构来表示节点

struct Node
{
    Item item;
    struct Node * next;
}

2）嵌套结构和类
在类声明中声明的机构、类或枚举被称为是被嵌套在类中，其作用域为整个类，这种声明不会创建数据对象，而只是指定了可以在类中使用的类型
C++允许在类中包含结构、类、枚举定义作用域为整个类，这就意味着他们被局限于类中，并不会与别的发生冲突。
3）小技巧，怎么表示一个随机过程平均每6分钟来一个客户

bool newcustomer(double x)
{
    return (std::rand() * x/RAND_MAX < 1);//RAND_MAX实在cstdlib中定义的，是rand()可能返回的最大值，所以rand() * x/RAND_MAX的值将在0-6之间
}

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小结：
如果对象包含指向new分配的内存的指针成员，则将一个对象初始化为另一个对象，或将一个对象赋给另一个对象，也会出现问题，在默认情况下，C++做个对成员进行初始化和赋值，这就意味着被初始化或被赋值的对象的成员与原始对象完全相同，如果原始对象的成员指向一个数据块，则副本成员将指向同一个数据块。解决方法是定义一个特殊的复制构造函数来重新定义初始化，并重载赋值操作符，新的定义将创建指向数据的副本，并使新对象指向这些副本，这样，旧对象和新对象都将应用独立的相同的数据，不会重叠。对于每种情况，最终母的是执行深度复制，也就是说复制数据，而不仅仅是复制指向数据的指针。