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衣求酆
5 years ago
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1 第四课类和对象 ( 构造深入 ) 互联网新技术在线教育领航者 1

2 内容概述 1. 数据成员指针 2. 成员函数指针 3. 三 / 五法则 4. 引用计数 5. 写时拷贝 6.swap 函数 7. 移动构造函数 8. 移动赋值运算符重载 9. 对象移动 10.std::vector 动态增长 11.std::vector 与移动 12. 移动小结互联网新技术在线教育领航者 2

3 数据成员指针定义 : 数据类型类名 ::* 指针名 = & 类名 :: 数据成员解引用 : 对象名.* 指针名对象指针 ->* 指针名数据成员指针实际上是一个偏移量, 区别于普通指针 static 静态成员变量不能使用数据成员指针互联网新技术在线教育领航者 3

4 成员函数指针普通函数指针 : 返回值类型 (* 指针名 )( 参数列表 ) 注意 :void(*p_fun)(int, int); 和 void* p_fun(int, int); 的区别前者是定义函数指针, 后者是函数声明 ( 指针函数 ) 成员函数指针的定义 : 返回值类型 ( 类名 ::* 指针名 )( 参数列表 ) 解引用 : ( 对象名.* 指针名 )( 参数列表 ) ( 对象指针 ->* 指针名 )( 参数列表 ) 非静态成员函数指针与普通函数指针的区别是, 隐含参数 this 指针静态成员函数由于没有 this 指针, 所以和普通函数指针是一样的, 不能类名 ::* 指针名成员函数指针赋值时, 不能省略 &( 取地址符 ) 互联网新技术在线教育领航者 4

5 成员函数指针互联网新技术在线教育领航者 5

6 成员函数指针应用举例 :Game 类的方向移动函数的封装 using Action = void(game::*)(); // 定义别名成员函数指针相当于 typedef void(game::*action)(); enum Direction { LEFT, RIGHT, UP, DOWN }; // 枚举默认从 0 开始, 相当于 LEFT=0,RIGHT=1,UP=2,DOWN=3 static Action menu[]; 数组中存放的是成员函数指针互联网新技术在线教育领航者 6

7 三 / 五法则默认构造函数, 拷贝构造函数, 赋值运算符重载, 析构函数, 系统可自动合成 ( 自己没有定义的时候 ) 拷贝构造函数, 赋值运算符重载, 析构函数一般情况下, 要么都自己定义, 要么都是系统合成有资源时, 都自定义, 没资源时, 不必自己定义三个当中, 只要有一个需要自定义, 意味着其他两个也要自定义! 使用 =default; 显式要求编译器生成合成默认版本使用 =delete; 定义为删除的函数通知编译器不需要该函数 private 也可以阻止拷贝, 阻止赋值构造或析构函数定义为 private 将无法在类外创建对象但是 : 构造 public, 析构 private 是可以用 new 创建对象的互联网新技术在线教育领航者 7

8 引用计数 1 思考 : 深拷贝一定就好吗? 浪费内存空间 ( 数据冗余存储 ) 互联网新技术在线教育领航者 8

9 引用计数 2 思考 : 为了节约内存空间, 使用浅拷贝, 如何解决重析构内存泄漏的问题? 引用计数 : 增加一个计数器, 记录当前指向同一块内存的次数, 拷贝构造和赋值的时候 : 计数 +1, 析构的时候 : 计数 -1, 假如计数器 ==0, 那么释放内存互联网新技术在线教育领航者 9 赋值 : 1. 自己的 count--, 假如 ==0 那么释放自己的内存 ; 2. 赋值的 count++, 并指向

10 引用计数 3 使用成员指针, 计数器既有共通性, 又有独立性构造时, 为 count 开辟空间, 并赋值 =1 在 count==0 时, 和 ps 同时释放内存 mystring s1( abc ); mystring s2=s1; mystring s3( 123 ); 互联网新技术在线教育领航者 10

11 引用计数 4 构造函数拷贝构造析构函数赋值运算符重载后面讨论互联网新技术在线教育领航者 11

12 引用计数 5 赋值运算符重载互联网新技术在线教育领航者 12

13 引用计数 6 引用计数的测试互联网新技术在线教育领航者 13

14 写时拷贝 1 增加函数 reverse 反转与期望不符互联网新技术在线教育领航者 14

15 写时拷贝 2 写时拷贝互联网新技术在线教育领航者 15

16 SWAP 函数交换操作 : swap 函数函数重载, 定义自己的 swap 函数互联网新技术在线教育领航者 16

17 对象移动 1 互联网新技术在线教育领航者 17

18 对象移动 2 移动语义是 C++11 的特性之一, 利用移动语义可以实现对象的移动而非拷贝在某些情况下, 可以大幅度的提升性能互联网新技术在线教育领航者 18

19 对象移动 3 为了支持移动操作, 引入右值引用右值引用 : 只能绑定到一个将要销毁的对象因此 : 我们可以自由地将一个右值引用的资源移动到另外一个对象中左值持久, 右值短暂由于右值引用只能绑定到临时对象 : 1 所引用的对象将要被销毁 ;2 该对象没有其他用户上面的 2 个特性意味着 : 使用右值引用的代码可以自由地接管所引用的对象的资源左值右值, 左值引用右值引用左右值鉴别最简单的办法 : 左值可以用取地址操作符 & 获取地址, 右值无法使用 & int i=10; int &r = i; //ok, 标准的左值引用 int &&rr = i; // 错误, 不能将一个右值引用绑定到一个左值上 //int &r2 = i *10; // 错误,i*10 是个临时量, 内置类型有 const 属性, 所以必须是 const int &r2 = i*10; const int &r2 = i*10; //ok int &&r3 = i *10; //ok, 右值引用互联网新技术在线教育领航者 19

20 对象移动 4 int x = 0; // 对象实例, 有名,x 是左值 int* p = &++x; // 可以取地址,++x 是左值 ++x = 10; // 前置 ++ 返回的是左值, 可以赋值 //p = &x++; // 后置 ++ 操作返回一个临时对象, 不能取地址或赋值, 是右值, 编译错误函数返回非引用类型时, 是个临时量, 所以是右值注意 : 变量是左值, 右值引用以后, 相当于延长了临时量的生命周期, 此时的临时量已经转换为左值了 int && rr3 = i *10; int &&rr4 = rr3; // 错误, rr3 已经是左值了!! 所以 : 引用 ( 包括左值引用, 右值引用 ) 习惯上用在参数传递和函数返回值互联网新技术在线教育领航者 20

21 对象移动 5 互联网新技术在线教育领航者 21

22 对象移动 6 互联网新技术在线教育领航者 22

23 对象移动 7 std::move 显式调用, 强制移动 int &&r = std::move(r1); 调用 move 以后, 对 r1 只能赋值或者销毁,r1 中的内容不再有意义互联网新技术在线教育领航者 23

24 vector 的动态增长 1 vector 类似动态数组, 所以在内存中是一段连续的内存观察 sizeof(vector<mystring>) sizeof(vector<int>) sizeof(vector<string>) 的大小, 猜测 vector 的内存结构 vector<mystring> vs; vs.size(); // 此函数返回 vector 中的元素个数 ( 已用空间数 ) vs.capacity(); // 此函数返回 vector 中的总空间个数 vs.reserve(n); // 此函数预先分配一块指定大小为 n 个的内存空间思考 :vector 如何支持动态增长? 互联网新技术在线教育领航者 24

25 vector 的动态增长 2 添加元素时, 如果 vector 空间大小不足, 则会以原大小的 1.5 倍重新分配一块较大的新空间思考 : 动态增长的过程中发生了什么? 互联网新技术在线教育领航者 25

26 vector 的动态增长 3 重新分配一块较大的新空间后, 将原空间内容拷贝过来, 在新空间的内容末尾添加元素, 并释放原空间也就是说 vector 的空间动态增加大小, 并不是在原空间之后的相邻地址增加新空间, 因为 vector 的空间是线性连续分配的, 不能保证原空间之后有可供配置的空间互联网新技术在线教育领航者 26

27 vector 的动态增长 4 思考 : 在只有拷贝构造拷贝赋值运算符重载时, 存在浪费吗? 如何解决? 拷贝构造 : mystring::mystring(const mystring &other){ int length = strlen(other.ps); ps = new char[length + 1]; strcpy(ps, other.ps); cout << ps << " --Copy constructor" << endl; } 互联网新技术在线教育领航者 27

28 vector 与移动 1 互联网新技术在线教育领航者 28

29 vector 与移动 2 自己编写的移动函数, 最好加上 noexcept vector 保证 : 在调用 push_back 时发生异常,vector 自身不会发生改变 push_back 可能会要求 vector 重新分配新内存, 然后将元素对象从旧内存移动或者拷贝到新内存中假如使用拷贝, 那么拷贝到一半的时候出现异常的话, 由于旧内存的所有内容都还在, 所以 vector 可以很容易恢复到原始状态假如使用移动, 那么移动到一半的时候出现异常的话, 旧空间的部分元素已经被改变了, 而新空间中未构造的元素还不存在, 此时 vector 将不能满足自身保持不变的要求为了避免这样的情况发生, 除非 vector 知道元素类型的移动函数不会抛出异常, 否则在重新分配内存的时候会使用拷贝构造而不是移动构造所以, 通常将移动构造函数和移动赋值运算符重载标记为 noexcept 互联网新技术在线教育领航者 29

30 vector 与移动 3 vector 作为值返回, 由于有移动语义, 一点也不浪费! 很自然的值返回标准库容器 string shared_ptr 类即支持移动也支持拷贝,IO 类和 unique_ptr 类可以移动但不能拷贝互联网新技术在线教育领航者 30

31 移动小结合成的移动函数 : 1. 自己没有定义拷贝构造赋值运算符重载和析构函数 ; 2. 类中所有非 static 数据成员都可移动时 ; 同时满足上面两个条件, 编译器会合成默认的移动函数移后源对象必须可析构 ; 移动右值, 拷贝左值 ; 拷贝参数 :const T& other 移动参数 : T&& other 如果没有移动函数, 右值也会被拷贝 ; std::move 使用 move 可大幅提高性能, 但是要小心使用 move 操作, 要绝对确认移后源对象没有其他用户为了效率, 实现移动函数比如自己写一个 String 类互联网新技术在线教育领航者 31

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幻灯片 1 第三课类和对象 ( 封装 ) 互联网新技术在线教育领航者 1 内容概述 1. 封装的概念 2. 访问控制 3. 栈类的封装 4. 构造与析构 5.myString 构造函数 6. 构造与析构的次序 7. 类文件写法 8. 对象的内存 9.this 指针初探 10. 构造函数初始值列表 11. 拷贝构造和赋值运算符重载 12. 浅拷贝 13. 深拷贝 14. 成员函数内联 15. 友元 16.const