C/C++ 动态分配、类的模板与数组类构建实例

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c++实验代码及学习笔记（八）

你好！ 这是一个高程实验课的代码记录及学习笔记。我将记录一些重要的知识点、易错点。但是作为大学生，水平很低，敬请指点教导、优化代码。

1问题

本次课我们学习了类的动态分配。类的动态分配与普通的malloc、free不同，取而代之的是new和delete。本质上非常相似，只是malloc、free不能调用构造与析构函数。所以创建对象数组时，我们要使用new和delete操作。
“应用任意大小和类型”，则用到了我们新学习的概念：模板。类的模板非常实用，充分体现了c++泛型编程、多态性的优越性。
同时自己实现一个动态数组类，则是对数组、运算符重载等知识的进一步巩固。
话不多说，咱们打板就唱 打码就上。

2精讲

模板

参考文章：精品【转】 C++模板详解

模板是C++支持参数化多态的工具，使用模板可以使用户为类或者函数声明一种一般模式，使得类中的某些数据成员或者成员函数的参数、返回值取得任意类型。

使用模板的目的就是能够让程序员编写与类型无关的代码。它可以给出一种模板类型T，用于声明成员变量、形参等等，调用时注明所需类型（如int）就可以创建类模板对象。十分方便。
给出具体例子，简单明了：

1、类模板的格式为：

template class 类名

{ … };

如

　template<class T> //模板形参
　class A			//模板类的声明
　{public: 
　		T a;
　 		T b; 
　 		T hy(T c, T &d);
　};

2、类模板对象的创建：比如一个模板类A，则使用类模板创建对象的方法为

A<int> m

在类A后面跟上一个<>尖括号并在里面填上相应的类型，这样的话类A中凡是用到模板形参的地方都会被int 所代替。当类模板有两个模板形参时创建对象的方法为A m;类型之间用逗号隔开。

3、在类模板外部定义成员函数的方法为：

template<模板形参列表> 函数返回类型 类名<模板形参名>::函数名(参数列表){函数体}，

template<class T1,class T2> void A<T1,T2>::h(){}。

4、提醒注意：模板的声明或定义只能在全局，命名空间或类范围内进行。即不能在局部范围，函数内进行，比如不能在main函数中声明或定义一个模板。

实现一个数组类

首先，我们要构思这个类的成员数据和函数，实现什么功能，解决什么问题。

• 成员数据
  数组的大小（精细一点可以区分数组的容量和数组实际大小）size
  数组指针 *arr

• 构造函数
  含参构造函数，初始化，new数组
  析构函数，delete对象，释放空间

• 运算符重载
  =赋值
  [ ]像正常数组那样使用对象数组

• 数组基本操作
  分配内存、重定义数组大小、打印数组、增加减少插入元素（并未实现）

对指针合理初始化

内存管理：初始化指针

template <typename T>
class Array
{
private:
	int _size;
	T* arr;

public:
	Array() :_arr(NULL), _size(0)	//对指针合理初始化
	{}
	Array(int size)
	{
		arr = new T[size];
		_size = size;
		if (!this->arr)
		{
			cout << "失败" << endl;
			exit(1);
		}
		for (int i = 0; i < size; i++)
		{
			arr[i] = 0;
		}
	}

如果非构造函数，则需要先删除内存。因为_data可能内存可能已被分配，不删除就会造成内存泄漏。

	 void create(int size)
	{
		if (_data)
			delete[] _data;
		_data = new int[size];
		_size = size;
	}

深复制与浅复制

为什么要重写复制构造函数？
因为默认复制构造函数，执行的是浅复制，对指针name拷贝后会出现两个指针指向同一内存的局面。
而深复制，则是重新分配一个新的内存空间，避免内存泄漏。

	Array(const Array<T> &obj)//拷贝构造函数
	{
		T* array = new T[obj._size];
		arr = array;
		_size = obj._size;
		for (int i = 0; i < _size; i++)
		{
			arr[i] = obj[i];
		}
	}

代码实现

#include 
#include 
#include  
using namespace std;

template <typename T>
class Array
{
private:
	int _size;
	T* arr;

public:
	Array() :_arr(NULL), _size(0)	//对指针合理初始化
	{}
	Array(int size)
	{
		arr = new T[size];
		_size = size;
		if (!this->arr)
		{
			cout << "失败" << endl;
			exit(1);
		}
		for (int i = 0; i < size; i++)
		{
			arr[i] = 0;
		}
	}

	Array(int size, const T* array)
	{
		_size = size;
		this->arr = new T[_size];
		if (!this->arr)
		{
			cout << "失败" << endl;
			exit(1);
		}
		strcpy_s(this->arr,_size, array);
		//strcpy(this->arr,array);
	}

	Array(const Array<T> &obj)//拷贝构造函数
	{
		T* array = new T[obj._size];
		arr = array;
		_size = obj._size;
		for (int i = 0; i < _size; i++)
		{
			arr[i] = obj[i];
		}
	}

	Array<T>& operator=(const Array<T>&obj) //赋值构造函数
	{
		if (this != &obj)
		{
			for (int i = 0; i < _size; i++)
			{
				arr[i] = obj[i];
			}
		}
		return *this;
	}

	~Array()
	{
		if (arr != NULL)
		{
			delete[] arr;
			arr = NULL;
		}
	}
	
public:
	void resize(int size)	//重新分配大小
	{
		T* array = new T[size];
		int len = _size < size ? _size : size;
		for (int i = 0; i < len; i++)
		{
			array[i] = arr[i];
		}
		T *temp = arr;
		arr = array;
		_size = size;

		delete[] temp;
	}

	T& operator[](int i)
	{
		return arr[i];
	}
	const T& operator[](int i)const
	{
		return arr[i];
	}
	
	friend ostream& operator<< (ostream &out, const Array<T>&a)
	{
		for (int i = 0; i < a._size; i++)
		{
			out << a.arr[i] << " ";
		}
		out << endl;
		return out;
	}

	void put()
	{
		
		for (int i = 0; i < _size; i++)
		{
			cin >> arr[i];
		}
	}

};

int main()
{
	Array<int> arr1(10);
	Array<int> arr2(20);
	Array<char> arr3(10, "abcdefghi");
	
	cout << "请输入10个数字" << endl;
	arr1.put();
	arr2.resize(10);
	arr2 = arr1;
	cout << arr1 << endl;
	cout << arr2 << endl;

	cout << arr3 << endl;

	getchar();
	getchar();
	return 0;
}

最终效果

咱一言也说不尽这知识点呀，祝列位阖家欢乐，福寿康宁！ 感谢大家阅读，鞠躬下台！