C++ Big Three详细讲解+示例

Posted 2020-06-17

 

=========简单构造函数=========

        ?这里主要详细介绍了构造函数，这里只需要说明一点，就是要明确一下写作规范，书写构造函数时最好使用this指针，即：

 1 this->width = width; 
 2 this->height = height; 

this指针明确指出了等号左边是当前类的成员，否则写成下面代码会让人混乱。

 1 width = width;
 2 height = height; 

当然你也可以定义其他变量名字，改变这种歧义，并同时进行初始化列表。

=========拷贝构造函数=========

        ?首先，拷贝构造函数中出现的通病应该是没有考虑到基类的继承，既然写了Shape基类，就不会白写，应该在编程的过程中重视代码中的每一条语句，要做到不添加无用代码，也不忽视程序中出现的每一句代码。

        ?其次，拷贝构造函数中还要注意代码的鲁棒性，编写任何程序都应该注意这个问题，编写函数时要防止外部代码改变导致本函数失效或者导致程序崩溃。在本次拷贝构造函数中，你可以对leftup中的x,y分别进行赋值，但前提是在你对Point类内部完全了解的情况下进行实现的，但是如果Point类中成员发生改变，你编写的拷贝构造函数也会相应失效，所以更合理的代码是写成下列形式：

 1 this->leftup = new Point(*(other.leftup)); 

        ?接下来说说拷贝构造的顺序，这也是令人容易忽略的地方，

 1 inline 2 Rectangle::Rectangle(const Rectangle& other):Shape(other),width(other.width),height(other.height) 

    ?    ?这里也不费口舌详细解释了，大家也应该知道了，拷贝构造的顺序与你书写的顺序没有关系，无论你写成什么顺序，编译器里已经约定好顺序，即先父类，后原类中对数据定义的顺序。因此，这里的建议就是为了阅读代码方便，书写顺序最好与拷贝构造的顺序一致。

        ?最后，说说空指针的问题，如果你要拷贝构造的other是空指针，就没必要在堆中再创建分配，只能是浪费空间。因此，拷贝构造函数如下：

1 inline
2  Rectangle::Rectangle(const Rectangle& other):Shape(other),width(other.width),height(other.height){
3      if(other.leftup != nullptr){
4          this->leftup = new Point(*(other.leftup));
5      }
6      else{
7          this->leftup = nullptr;
8      }
9  }

=========拷贝赋值函数=========

        ?拷贝赋值函数首先要做的就是自检，如果本身自己赋值，直接返回。

1 if(this ==& other)
2 
3 {
4      return *this;
5  }

        ?同时，拷贝赋值函数也同样需要考虑基类的继承，应该写成这样的形式：

 1 Shape::operator=(other); 

        ?这里就是把“operator=”看做一个整体，即Shape的成员函数，然后我们直接传入参数other，这样便调用了shape的默认构造函数，对no进行的赋值操作，这样做的好处是我们完全不必管Shape内部是如何实现的，只要做我们的赋值就可以了。

        ?最后，拷贝赋值需要考虑other.leftUp指针和自身leftup指针为空的4种情况。首先我们要判断leftup是否为空，如果当前类成员leftup不为空的情况下，继续判断other.leftup是否为空，如果other.leftup不为空直接进行赋值，如果other.leftup为空，需要先delete当前类中的leftup，然后将其指向nullptr；如果当前类成员leftup为空的情况下，仍需要继续判断other.leftup是否为空，如果other.leftup不为空需要重新分配内存，并同时在堆中初始化，如果other.leftup为空，不需要任何操作。

 1 if(leftup != nullptr)
 2  {
 3      if(other.leftup != nullptr)
 4      {
 5          *leftup = *(other.leftup);
 6      }
 7      else
 8      {
 9         delete leftup;//caution: memory leak
10         leftup = nullptr;
11      }
12  }
13  else
14  {
15      if(other.leftup != nullptr)
16      {
17          leftup = new Point(*(other.leftup));
18      }
19  }

    ?    ?这里需要说明一点：只要代码能够表述上述意思即可，也可以先判断other.leftup，再判断leftup，效果是一样的。

===========析构函数===========

        ?析构函数比较简单，就是需要注意一点：

1 inline
2  Rectangle::~Rectangle()
3  {
4      delete leftup;
5      leftup = nullptr;
6  }

        ?delete只是对指针的指向空间的释放，并不会改变指针的值，即指针不为空。指针的本身内容，即指向空间的地址，是没有发生变化的。同时，C++是可以delete空指针的，C++不能直接delete的是野指针，是会出问题的，所以一般指针被delete之后，最好立即赋值为空，以免被再次delete而出现问题。当指针为空指针时，没有空间可释放，也就不去释放了。有些代码表面看起来没用，但是要养成好习惯，否则bug出现的时候都不知道错误在哪里。

===========补充杂谈===========

1、Singleton模式小谈：

        ?最好太依赖C++做Singleton模式，同时在讨论区内有Singleton模式多线程的实现说明如下：

        ?在单线程下，C++确保这种内置的本地static对象在首次被调用时被初始化。但是在多线程环境下，这种做法会带来不确定性，在多线程下面有几种选择：(1) 虽然是多线程，但是一个进程中一定有一个主进程并且首先被执行，可以沿用meyers的实现方式，并在主线程里面初始化所有的Instance以确保在单线程环境下的Instance。也就是说，你要在主线程启动后，首先调用雷氏A::GetInstance()的函数返回本地静态引用；(2) 可以采用所谓“lock+double check”的方法，可以写成下列形式

1.  #include 

2.  static A* m_pInstance = NULL;

3.  std::mutex Mutex; // mutex for critical section

4.    

5.  static A& A::GetInstance()

6.  {

7.    if (m_pInstance == NULL)

8.        {

9.            std::lock_guard lock(Mutex); //此处锁住临界区对象

10.          if (m_pInstance == NULL)

11.             { 

12.                   // 此处再次检查m_pInstance，并初始化

13.                   m_pInstance = new A();

14.             }

15.       }

16.       return *m_pInstance;

17.}

使用：

1.  A anInstance = A::GetInstance();

2.  anInstance.SomeMethod();

题目描述：

为 Rectangle 类实现构造函数,拷贝构造函数,赋值操作符,析构函数。

程序编写：

  1 //============Rectangle.h===============
  2 
  5 #ifndef _RECTANGLE_
  6  #define _RECTANGLE_
  9 
 10 // forward declaration
 11  #include
 12  #include
 13  using namespace std;
 14 
 18  //class declaration
 19  class Shape
 20  {
 21  public:
 22      Shape() {no = ++cnt;}
 23      Shape(const Shape& other) { no= other.no; ++cnt;}
 24      Shape& operator=(const Shape& other) { no = other.no; return *this; }
 25      virtual ~Shape() {--cnt;}
 26  private:
 27      int no;
 28      static int cnt;
 29  };
 30  int Shape::cnt = 0;
 31 
 32  
 33 
 34 class Point
 35  {
 36      int x;
 37      int y;
 38  public:
 39      Point(int x=0,int y=0)
 40      {
 41          this->x = x;
 42          this->y = y;
 43      }
 44      int get_x() const {return x;}
 45      int get_y() const {return y;}
 46  };
 47  class Rectangle: public Shape
 48  {
 49      int width;
 50      int height;
 51      Point* leftup;
 52  public:
 53      Rectangle(int width,int height,int x,int y);
 54      Rectangle(const Rectangle& other);
 55      Rectangle& operator=(const Rectangle& other);
 56      ~Rectangle();
 57      int Girth() const {return (width+height)*2;}
 58      int Area() const {return width*height;}
 59      int get_width() const {return width;}
 60      int get_height() const {return height;}
 61      Point* get_leftup() const {return leftup;}
 62  };
 63  //class definiition
 64 
 65  inline
 66  Rectangle::Rectangle(int width=0,int height=0,int x=0,int y=0):leftup(new Point(x,y))
 67  {
 68      this->width = width;
 69      this->height = height;
 70  }
 71 
 72  inline
 73  Rectangle::~Rectangle()
 74  {
 75      delete leftup;
 76      leftup = nullptr;
 77  }
 78 
 79  inline
 80  Rectangle::Rectangle(const Rectangle& other):Shape(other),width(other.width),height(other.height){
 81      if(other.leftup != nullptr){
 82          this->leftup = new Point(*(other.leftup));
 83      }
 84      else{
 85          this->leftup = nullptr;
 86      }
 87  }
 88 
 89  inline Rectangle&
 90  Rectangle:: operator=(const Rectangle& other){
 91 
 92  
 93 
 94     if(this == &other){//check self assignment
 95          return *this;
 96      }
 97      Shape::operator=(other);
 98      width = other.width;
 99      height = other.height;
100 
101  
102 
103     if(leftup != nullptr)
104      {
105         if(other.leftup != nullptr)
106          {
107              *leftup = *(other.leftup);
108          }
109          else
110          {
111             delete leftup;//caution: memory leak
112             leftup = nullptr;
113          }
114      }
115      else
116      {
117          if(other.leftup != nullptr)
118          {
119              leftup = new Point(*(other.leftup));
120          }
121      }
122      return *this;
123  }
124  //output
125  ostream& operator<<(ostream& os,const Rectangle& other)
126  {
127      os<<": width("<<other.get_width()<<"),"
128     << "height("<<other.get_height()<<"),"
129     << "leftup.x("<<other.get_leftup()->get_x()<<"),"
130     << "leftup.y("<<other.get_leftup()->get_y()<<"),"<<endl
131     << "       Girth="<<other.Girth()<<","
132      <<" Area="<<other.Area()<<"."<<endl;
133      return os;
134  }
135 
136  
137 
138 #endif // _RECTANGLE_
139 
140 // ============Rectangle.cpp=============
141 
142  
143 
144 #include "Rectangle.h"
145 
146 int main()
147  {
148      Rectangle rec0;
149      cout<<"rec0()"<<rec0<<endl;
150      Rectangle rec1(3,4,0,0);
151      Rectangle rec2(5,6,4,4);
152      cout<<"rec1()"<<rec1<<endl;
153      cout<<"rec2()"<<rec2<<endl;
154 
157     cout<<"----------Copy creator rec3(rec2)---------"<<endl;
158      Rectangle rec3(rec2);
159      cout<<"rec3()"<<rec3<<endl;
160 
163     cout<<"----------Copy operator rec3=rec1---------"<<endl;
164      rec3=rec1;
165      cout<<"rec3()"<<rec3<<endl;

169     cout<<"----------Copy operator rec3=rec3---------"<<endl;
170      rec3=rec3;
171      cout<<"rec3()"<<rec3<<endl;
172  }

题目总结：

1、在Shape基类中，静态私有数据成员需要在类外面定义初始化。同时，Shape类中的函数可以根据相应要求变化。

2、程序中验证了默认构造函数、拷贝构造、拷贝赋值以及自赋值，同时实现了周长和面积的计算。

3、三大函数分别为拷贝构造函数、拷贝赋值函数和析构函数，到此应该有一个详细的学习。李老师其实提到了很多次解耦思想，一个函数只要实现各自的功能即可，不要去操作其他函数内部的内容，不要去操作底层。尤其是团队合作的时候，定义好各自的接口，调用相应的接口，实现自己当前函数的功能，并不需要知道其他函数的内部实现，也不要干涉其他函数的功能。这样在其他代码变化时，才不会影响你的代码，即保证了程序的通用性和鲁棒性。