第二周：C++实现一个带指针成员变量的类【Boolean】

1.Big Three

class String // Big Three: 拷贝构造、拷贝复制、析构
{

String (const String &str);
String &operator=(const String &str);
~String();

};

(1).构造函数

inline
String::String(const char*cstr = 0)
{
if (cstr) {

m_data = new char[strlen(cstr)+1]; // C++ 使用'\0'表示字符存储的结束 ,strlen()不计算结束符'\0'，所以要+1

strcpy(m_data, cstr);
}
else {
m_data = new char[1];   //[1]是为了存储'\0'结束符，析构时方便
*m_data = '\0';
}
}

(2).Big Three 之拷贝构造函数

String s1(“hello”);

String s2(s1);

….. ‖ 完全相同，都是调用的拷贝构造

String s2 = s1;

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

(3).Big Three 之拷贝复制函数

自我检查，如果是自己，直接返回

删除当前的内容

开辟新内存空间，获取右值str对象内容

返回自身引用

inline
String& String::operator=(const String& str)
{
if(this == &str)
{ return *this;}

delete[] m_data;
m_data = new char[strlen(str)+1];
strcpy(m_data, str.m_data);
return *this;
}

(4).Big Three 之析构函数

inline String::~String()
{
delete [] m_data;
}

如果类里面有指针，动态分配内存，一定要再析构函数中释放内存，避免内存泄漏

2.创建对象

Stack，是存在于某个作用域（scope）的一块儿内存空间（memory

space）。例如当你调用构造函数，函数本身即会形成一个stack用来防止它所接收的参数，以及返回地址。

在函数体内（function body）内声明的任何变量，其所使用的内存块都取自上述stack。

Heap 所谓system heap，是指由操作系统提供的一块global内存空间，程序可动态分配（dynami

callocated）从中获得若干区块（blocks）。

{
Complex c1(1,2);              //c1所占用的空间来自stack

Complex* p = new Complex(3); // Complex(3)是个临时对象，其所占用的空间仍是以new自heap动态分配而得，并由p指向。
}

stack object的生命期

class Complex{...};
...
{
Complexc1(1,2);
}

c1是所谓的stack object，其生命在作用域（scope）结束之际结束。这种object，称为local object 或称 auto objcet，因为他会被自动清理。

class Complex{...};
...
{
static Complexc2(1,2);
}

c2是所谓的static object，其生命再作用于（scope）结束之后仍然存在，直到整个程序结束。

heap object的生命期

class Complex{...};
...
{
Complex* p = new Complex;
...
delete p;
}

p 所指的是 heap object，其生命周期在它被deleted之际结束。

class Complex{ ... };
...
{
Complex* p = new Complex;
}

以上代码会出现内存泄漏（memory leak），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）

global objects的生命周期

class Complex{...}
...
Complex c3(1，2);

int Main()
{
...
}

c3是 global objects，其生命在整个程序结束之后才结束。可以把它视为一种 static object，其作用域是【整个程序】。

【new的原理：先分配内存，在调用构造函数】

当new一个对象的时候，实际上是 先分配内存，再调用类的构造函数

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

void mem = operator new (sizeof(Complex));  // 分配内存：内部使用malloc分配内存
pc = static_cast<Complex*>(mem);            // 转型
pc->Complex::Complex(1,2);                  // 构造函数，相当于伪码： Complex::Complex(pc, 1, 2)

【delete：先调用析构函数，再释放内存】

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

编译器转化为：

String::~String(ps);
operator delete(ps)     // 内部调用 free(ps)，使用free释放内存

3.扩展

singleton模式

class A
{
public:
static A &getInstance()
{
static A a;
return a;
}
static int num;
private:
A() { }
};

int A::num = 10;    //类的静态成员初始化方法

int main(int argc, char *argv[])
{
A::getInstance();       //通过类名来调用
return 0;
}

类模板

template <typename T>
class A
{
public:
A(T a)
:m_a(a)
{}
T m_a;
}；

//调用
A<int>  a;  //类模板调用需要指明模板类型

函数模板

template <class T>
const T& min(const T&a, const T&b)
{
return b < a ? b:a;
}

//调用
class A
{
...
};

A a,b;
min(a,b)    ===> 函数模板调用不需要指明参数对象，编译器会对实参进行推导，然后确定类型

namespace 命名空间

#include <iostream>

using namespace std;    //打开标准库 的命名空间

//自定义命名空间
namespace mySpace
{
int a;
}

int main(int argc, char*argv[])
{
mySpace::a = 10;
return 0;
}

参考链接：使用namespace的三种方式

operator type() const;

#include <iostream>
#include <string>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;

class Total
{
public:
Total(float sum,float discount)
{
sum_ = sum;
discount_ = discount;
}
~Total(){}

operator std::string()
{
cout<<"operator std::string() "<<endl;
char str[128];
sprintf(str,"%f",sum_* discount_);
return std::string(str);
}

operator int()
{
cout<<"operator int()"<<endl;
return sum_* discount_;
}

operator float()
{
cout<<"operator float()"<<endl;
return sum_* discount_;
}

float operator()()
{
cout<<"float operator()()   "<<endl;
return sum_* discount_;
}
float sum_;
float discount_;
};

ostream& operator<< (ostream &out, const Total & ths)
{
cout << "--------------------ostream& << (ostream &out, const Total & ths)"<<endl;
return out;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
Total to(89, 0.8);
cout << to << endl;
cout << to() << endl;
cout << (std::string)to << endl;
cout << (float)to << endl;
cout << (int)to << endl;
return 0;
}

输出
--------------------ostream& << (ostream &out, const Total & ths)

float operator()()
71.2
operator std::string()
71.200001
operator float()
71.2
operator int()
71

需要注意的是如果没有重载<<，并且Total里面有operator float()，operator int()编译器就会报错，有二义性，因为不确定cout << to << endl 是把Total转成int，还是float，然后进行输出，如果只有一个，就不会有问题

explicit complex():initialization list {}

关键字explicit，可以阻止不应该允许的经过转换构造函数进行的隐式转换的发生。声明为explicit的构造函数不能在隐式转换中使用。

class Test1
{
public:
Test1(int n) { num = n; } //普通构造函数
private:
int num;
};

class Test2
{
public:
explicit Test2(int n) { num = n; } //explicit(显式)构造函数
private:
int num;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
Test1 t1 = 12;  //隐式调用其构造函数, 成功
//Test2 t2 = 12;    //编译错误,不能隐式调用其构造函数
Test2 t3(12);   //显示调用成功
return 0;
}

function-like object

参考链接：std::function from cppreference.com

以下代码需要编译器C++11支持

#include <functional>
#include <iostream>

struct Foo {
Foo(int num) : num_(num) {}
void print_add(int i) const { std::cout << num_+i << '\n'; }
int num_;
};

void print_num(int i)
{
std::cout << i << '\n';
}

struct PrintNum {
void operator()(int i) const
{
std::cout << i << '\n';
}
};

int main()
{
// store a free function
std::function<void(int)> f_display = print_num;
f_display(-9);

// store a lambda
std::function<void()> f_display_42 = []() { print_num(42); };
f_display_42();

// store the result of a call to std::bind
std::function<void()> f_display_31337 = std::bind(print_num, 31337);
f_display_31337();

// store a call to a member function
std::function<void(const Foo&, int)> f_add_display = &Foo::print_add;
const Foo foo(314159);
f_add_display(foo, 1);

// store a call to a data member accessor
std::function<int(Foo const&)> f_num = &Foo::num_;
std::cout << "num_: " << f_num(foo) << '\n';

// store a call to a member function and object
using std::placeholders::_1;
std::function<void(int)> f_add_display2 = std::bind( &Foo::print_add, foo, _1 );
f_add_display2(2);

// store a call to a member function and object ptr
std::function<void(int)> f_add_display3 = std::bind( &Foo::print_add, &foo, _1 );
f_add_display3(3);

// store a call to a function object
std::function<void(int)> f_display_obj = PrintNum();
f_display_obj(18);
}

//输出
-9
42
31337
314160
num_: 314159
314161
314162
18

4. 作业知识点

虚析构

为了当用一个基类的指针删除一个派生类的对象时，派生类的析构函数会被调用。

class Shape
{
public:
Shape(int no = 0)
:m_no(no)
{   }
virtual ~Shape(){}
virtual int getArea()=0;
void setNo(int no)  { m_no = no; }
int getNo() {return m_no;}
protected:
int m_no;
};

class Rect:public Shape
{
public:
Rect():m_p(0)
{}
~Rect(){}
private
char *m_p;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
Shape *p = new Rect;

delete p;
return 0;
}

上例代码，如果Shape的析构函数不是virtual的话，delete的时候就不会调用Rect的析构函数，可能会造成Rect::m_p的内存泄漏

还可以参考这个例子：析构函数什么情况下要定义为虚函数?