2017年計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)C++輔導(dǎo):類和堆

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    一、構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)
    前面的例子已經(jīng)運(yùn)用了new和delete來為類對(duì)象分配和釋放內(nèi)存。當(dāng)使用new為類對(duì)象分配內(nèi)存時(shí),編譯器首先用new運(yùn)算符分配內(nèi)存,然后調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù);類似的,當(dāng)使用delete來釋放內(nèi)存時(shí),編譯器會(huì)首先調(diào)用淚的析構(gòu)函數(shù),然后再調(diào)用delete運(yùn)算符。
    #include iostream.h
    class Date
    {
    int mo,da,yr;
    public:
    Date() { cout< ~Date() { cout< }
    int main()
    {
    Date* dt = new Date;
    cout< delete dt;
    return 0;
    }
    程序定義了一個(gè)有構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的Date類,這兩個(gè)函數(shù)在執(zhí)行時(shí)會(huì)顯示一條信息。當(dāng)new運(yùn)算符初始化指針dt時(shí),執(zhí)行了構(gòu)造函數(shù),當(dāng)delete運(yùn)算符釋放內(nèi)存時(shí),又執(zhí)行了析構(gòu)函數(shù)。
    程序輸出如下:
    Date constructor
    Process the date
    Date destructor
    二、堆和類數(shù)組
    前面提到,類對(duì)象數(shù)組的每個(gè)元素都要調(diào)用構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)。下面的例子給出了一個(gè)錯(cuò)誤的釋放類數(shù)組所占用的內(nèi)存的例子。
    #include iostream.h
    class Date
    {
    int mo, da, yr;
    public:
    Date() { cout< ~Date() { cout< }
    int main()
    {
    Date* dt = new Date[5];
    cout< delete dt; //這兒
    return 0;
    }
    指針dt指向一個(gè)有五個(gè)元素的數(shù)組。按照數(shù)組的定義,編譯器會(huì)讓new運(yùn)算符調(diào)用Date類的構(gòu)造函數(shù)五次。但是delete被調(diào)用時(shí),并沒有明確告訴編譯器指針指向的Date對(duì)象有幾個(gè),所以編譯時(shí),只會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)一次。下面是程序輸出;
    Date constructor
    Date constructor
    Date constructor
    Date constructor
    Date constructor
    Process the date
    Date destructor
    為了解決這個(gè)問題,C++允許告訴delete運(yùn)算符,正在刪除的那個(gè)指針時(shí)指向數(shù)組的,程序修改如下:
    #include iostream.h
    class Date
    {
    int mo, da, yr;
    public:
    Date() { cout< ~Date() { cout< }
    int main()
    {
    Date* dt = new Date[5];
    cout< delete [] dt; //這兒
    return 0;
    }
    最終輸出為:
    Date constructor
    Date constructor
    Date constructor
    Date constructor
    Date constructor
    Process the date
    Date destructor
    Date destructor
    Date destructor
    Date destructor
    Date destructor
    三、重載new和delete運(yùn)算符
    前面已經(jīng)介紹了如何用new和delete運(yùn)算符函數(shù)來動(dòng)態(tài)第管理內(nèi)存,在那些例子中使用的都是全局的new和delete運(yùn)算符。我們可以重載全局的new和delete運(yùn)算符,但這不是好的想法,除非在進(jìn)行低級(jí)的系統(tǒng)上或者嵌入式的編程。
    但是,在某個(gè)類的內(nèi)部重載new和delete運(yùn)算符時(shí)可以的。這允許一個(gè)類有它自己的new和delete運(yùn)算符。當(dāng)一個(gè)類需要和內(nèi)存打交道時(shí),采用這種方法來處理其中的細(xì)節(jié),可以獲得很搞的效率,同時(shí)避免了使用全局new和delete運(yùn)算符帶來的額外開銷。因?yàn)槿侄巡僮鲿r(shí)調(diào)用操作系統(tǒng)函數(shù)來分配和釋放內(nèi)存,這樣效率很低。
    如果確定某個(gè)類在任何時(shí)候,其實(shí)例都不會(huì)超過一個(gè)確定的值,那么就可以一次性為類的所有實(shí)例分配足夠的內(nèi)存,然后用該類的new和delete運(yùn)算符來管理這些內(nèi)存。下面的程序說明了如何對(duì)new和delete進(jìn)行重載。
    #include iostream.h
    #include string.h
    #include stddef.h
    #include new.h
    const int maxnames = 5;
    class Names
    {
    char name[25];
    static char Names::pool[];
    static bool Names::inuse[maxnames];
    public:
    Names(char* s) { strncpy(name,s,sizeof(name)); }
    void* operator new(size_t) throw(bad_alloc);
    void operator delete(void*) throw();
    void display() const { cout< };
    char Names::pool[maxnames * sizeof(Names)];
    bool Names::inuse[maxnames];
    void* Names::operator new(size_t) throw(bad_alloc)
    {
    for(int p=0; p {
    if(!inuse[p])
    {
    inuse[p] = true;
    return pool+p*sizeof(Names);
    }
    }
    throw bad_alloc();
    }
    void Names::operator delete(void* p) throw()
    {
    if(p!=0)
    inuse[((char*)p - pool)/sizeof(Names)] = false;
    }
    int main()
    {
    Names* nm[maxnames];
    int i;
    for(i=0; i {
    cout< char name[25];
    cin >> name;
    nm[i] = new Names(name);
    }
    for(i=0; i {
    nm[i]->display();
    delete nm[i];
    }
    return 0;
    }
    上面的程序提示輸入5個(gè)姓名,然后顯示它們。程序中定義了名為Names的類,它的構(gòu)造函數(shù)初始化對(duì)象的name值。這個(gè)類定義了自己的new和delete運(yùn)算符。這是因?yàn)槌绦蚰鼙WC不會(huì)一次使用超過maxnames個(gè)姓名,所以可以通過重載默認(rèn)的new和delete運(yùn)算符來提高運(yùn)行速度。
    Names類中的內(nèi)存池是一個(gè)字符數(shù)組,可以同時(shí)容納程序需要的所有姓名。與之相關(guān)的布爾型數(shù)組inuse為每個(gè)姓名記錄了一個(gè)true和false值,指出內(nèi)存中的對(duì)應(yīng)的項(xiàng)是否正在使用。
    重載的new運(yùn)算符在內(nèi)存池中尋找一個(gè)沒有被使用的項(xiàng),然后返回它的地址。重載的delete運(yùn)算符則標(biāo)記那些沒有被使用的項(xiàng)。
    在類定義中重載的new和delete運(yùn)算符函數(shù)始終是靜態(tài)的,并且沒有和對(duì)象相關(guān)的this指針。這是因?yàn)榫幾g器會(huì)在調(diào)用構(gòu)造函數(shù)之前調(diào)用new函數(shù),在調(diào)用析構(gòu)函數(shù)后調(diào)用delete函數(shù)。
    new函數(shù)是在類的構(gòu)造函數(shù)之前被調(diào)用的。因?yàn)檫@時(shí)內(nèi)存中還不存在類的對(duì)象而且構(gòu)造函數(shù)也沒有提供任何初始化值,所以它不可以訪問類的任何成員。同理,delete運(yùn)算符是在析構(gòu)函數(shù)之后被調(diào)用的,所以它也不可以訪問類的成員。