对象应用：C++字符串和vector，对象的new与delete重构

对象应用

  • C++字符串和vector
    • 字符串创建方式
    • 字符串拼接
      • 字符串追加
    • 字符串截断
    • auto
    • vector创建方式
    • vector操作
  • new与delete重构
    • new与delete的工作步骤
    • new与delete重构应用
      • 只能生成栈对象
      • 只能生成堆对象

C++字符串和vector

C++的字符串是一个对象，存在于std标准库中，是std标准库提供的自定义类类型
所占存储空间较大，40字节，数据成员一般都包含
在这里插入图片描述
vector是一种动态数组，也存在与std标准库中，一般都有size和capacity两个数据成员

字符串创建方式

默认创建

string s1;

C语言字符串创建

string s2("Hello");

指定长度的单个字符创建

string s3(10,'a');

字符串拼接

只能用+拼接，+两边必须有一个是string类对象

	string s4 = s3 + s2;
	s4 = s3 + "Hello";
	s4 = "Hello" + s3;

字符串追加

追加特定长度字符

s3.append(3,'a');

追加字符串

s3.append("Hello");

追加string类对象

s3.append(s2);

追加string类对象指定起始位置指定长度

s3.apend(s2,0,5);

字符串截断

//参数1，pos，指定起始位置，参数2，len，指定长度

cout<<s3.substr(0,3)<<endl;

auto

C++的一种自动遍历模式，auto是自动推导，如果不带引用可能会浪费空间

for(auto& t: s3)
{
	cout<<t<<' ';
}

完整代码

#include <iostream>

using std::cout;
using std::endl;
using std::string;
//std::string 标准库提供的自定义类类型

void sp(string& s)
{
	cout << "s:" << s << endl;
	cout << "s:sizeof:" << sizeof(s) << endl;
	cout << "s.size:" << s.size() << endl;
	cout << "s.length:" << s.length() << endl;

	cout << endl;
}
int main()
{
	//三种构造函数
	string s1;
	string s2("Hello");//c -to c++
	string s3(10, 'a');

	sp(s1);
	sp(s2);
	sp(s3);

	//字符串拼接
	string s4 = s3 + s2;
	s4 = s3 + "Hello";
	s4 = "Hello" + s3;
	sp(s4);
	//操作运算符两边必须有一个是string对象

	//追加	
	s3.append(3, 'a');//追加字符
	sp(s3);
	s3.append("Hello");//追加字符串
	s3.append(s2);//追加string对象
	s3.append(s2,0,5);//追加特定起始位置特定长度的string对象
	sp(s3);

	//截断
	cout << s3.substr(0, 3) << endl;//参数一pos，参数2len

	cout << &s1 << endl;//对对象取地址，得到是对象首地址，而不是字符串内容首地址

	cout << endl;

	//auto是自动推导，&是引用，没有引用会浪费内存
	for (auto& t : s3)
	{
		cout << t << ' ';
	}
	return 0;
}

vector创建方式

默认创建

vector<int> numbers;

初始化创建

vector<int> numbers(10,0);//创建大小为10的数组，数组元素皆为0，vector容量为10

vector操作

添加元素

numbers.push_back(1);

删除末尾元素

numbers.pop_back();

代码实现

#include <iostream>
#include <vector>

using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;

void vp(vector<int>& numbers)
{
	cout << "numbers:size:" << numbers.size() << endl;
	cout << "numbers.capacity:" << numbers.capacity() << endl;

}
int main()
{
	vector<int> numbers;
	vp(numbers);

	for (int i = 0; i < 10; ++i)
	{
		numbers.push_back(i);
		vp(numbers);
	}

	//初始化操作
	vector<int> a(11, 0);
	for (auto& t : a) cout << t << ' ';

	vp(a);

	return 0;
}

有一个需要我们值得注意的地方
vector对象在size为capacity时且还需要再添加新的元素时，会进行扩容

扩容步骤
申请一个原先x倍的空间
将旧空间的元素拷贝到新空间中
销毁旧空间，vector数组指向新空间

不同编译器在扩容时的倍率不同
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可以看到，一般的编译器扩容一般都是2倍扩容，而vs会以原来的1.5倍扩容

new与delete重构

new与delete的工作步骤

new:

1.调用operator new标准库函数申请未定义的空间
2.在该空间调用构造函数初始化对象
3.返回一个相应类型的指针
形式 void* operator new(size_t)

delete

调用析构函数
调用operator delete标准库函数回收对象空间

代码实现

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

using std::cout;
using std::endl;

class Student
{
public:
	Student(const char* name,const int& id)
	:_name(new char[strlen(name) + 1]())
	,_id(id)
	{
		strcpy(_name,name);
		cout<<"Have done create"<<endl;
	}

	void release()
	{
		delete[] _name;
		_name = nullptr;
	}
	~Student()
	{
		if(_name) release();
		cout<<"~Student"<<endl;
	}
	
	void print() const
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "id:" << _id << endl;
	}
	
	void* operator new(size_t sz)
	{
		cout<<"Operator new"<<endl;
		return malloc(sz);
	}
	void operator delete(void* p)
	{
		cout<<"Operator delete"<<endl;
		free(p);
	}
private:
	char* _name;
	int _id;
}
int main()
{
	return 0;
}

size_t 类型无需担心会不会申请出错

new与delete重构应用

生成栈对象的条件

1.需要合法的构造函数
2.需要合法的析构函数

生成堆对象的条件

1.需要合法的operator new库函数
2.需要合法的构造函数

只能生成栈对象

方法：将 operator new库函数私有化

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

using std::cout;
using std::endl;

class Student
{
public:
	Student(const char* name,const int& id)
	:_name(new char[strlen(name) + 1]())
	,_id(id)
	{
		strcpy(_name,name);
		cout<<"Have done create"<<endl;
	}

	void release()
	{
		delete[] _name;
		_name = nullptr;
	}
	~Student()
	{
		if(_name) release();
		cout<<"~Student"<<endl;
	}
	
	void print() const
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "id:" << _id << endl;
	}
private:
	char* _name;
	int _id;
	void* operator new(size_t sz){}//因为不需要创建堆对象，所以去重构的过程没有意义，只需要在private内声明即可
	void operator delete(void* p){}
};

void test1()
{
	Student s1("Rose",100);
	s1.print();
}
int main()
{
	test1();
	return 0;
}

打印结果

Have done create
name:Rose
id:100
~Student

只能生成堆对象

方法：将析构函数私有化

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

using std::cout;
using std::endl;

class Student
{
public:
	Student(const char* name,const int& id)
	:_name(new char[strlen(name) + 1]())
	,_id(id)
	{
		strcpy(_name,name);
		cout<<"Have done create"<<endl;
	}

	void release()
	{
		delete[] _name;
		_name = nullptr;
	}

	
	void print() const
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "id:" << _id << endl;
	}
	void* operator new(size_t sz)
	{
		malloc(sz);
		cout<<"Operator new"<<endl;
	}
	void operator delete(void *p)
	{
		delete p;
		cout<<"Operator delete"<<endl;
	}
private:
	char* _name;
	int _id;
		~Student()
	{
		if(_name) release();
		cout<<"~Student"<<endl;
	}
};

void test2()
{
	Student* sp1 = new Student("Jackie",101);
	sp1->print();
	sp1->delete;
}
int main()
{
	test2();
	return 0;
}

此时我们运行发现，在sp1->delete行出错，由此我们知道delete在销毁对象时调用了析构函数，而析构函数因为他的私有化而不可用，因此需要在public里新建一个函数用来替换delete操作

void destroy()
{
	this->~Student();
}

此时我们在内存检测时发现，对象本身没有被真正销毁，因此在destroy内部调用析构函数是错误的，应该直接进行delete操作，由于是在类的内部进行delete，可以访问析构函数，所以其操作是完全可行的

void destroy()
{
	delete this;
}

代码实现

#include <iostream>
#include <cstring>

using std::cout;
using std::endl;

//new 和 delete 都是用operator的标准库函数

class Student {
public:

	Student(const char* name, const int& id)
		:_name(new char[strlen(name) + 1]())
		, _id(id)
	{
		strcpy(_name, name);
		cout << "Have done create!" << endl;
	}
	void release()
	{
		delete[] _name;
		_name = nullptr;
	}

	void destroy()
	{
		//直接调用析构函数不能销毁对象
		//this->~Student();
		delete this;
	}

	void print() const
	{
		cout << "name:" << _name << endl;
		cout << "id:" << _id << endl;
	}
	//这里的new和delete只针对该类的创建销毁，放在全局定义时则会变成对全部的new和delete重构
	void* operator new(size_t sz)//不创建就会系统默认提供
	{
		cout << "Operator new" << endl;
		return malloc(sz);
	}
	void operator delete(void* p)
	{
		cout << "Operator delete" << endl;
		free(p);
	}
private:
	char* _name;
	int _id;

	~Student()
	{
		if (_name) release();

		cout << "Have done delete" << endl;
	}
};
void test2()
{
	//创建堆对象的条件
	//需要合法的operator new库函数
	//需要合法的构造函数
	Student* sp1 = new Student("Jackie", 100);
	sp1->print();
	sp1->destroy();	
	//delete sp1; 因为私有化，delete不可用，需要优化

	//如何让一个类只能生成栈对象，不能生成堆对象
	//解决方案
	//将operator new库函数私有化
}
int main()
{
	//new的工作步骤
	//调用operator new标准库函数申请未定义类型的空间
	//在该空间调用构造函数初始化对象
	//返回一个相应类型的指针
	//形式：void* operator new(size_t)


	//delete工作步骤
	//调用析构函数
	//调用operator delete标准库函数回收对象空间


	test2();

	return 0;
}

打印结果

Operator new
Have done create!
name:Jackie
id:100
Have done delete
Operator delete

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