首页 > 代码库 > C++ 带有指针成员的类处理方式
C++ 带有指针成员的类处理方式
在一个类中，如果类没有指针成员，一切方便，因为默认合成的析构函数会自动处理所有的内存。但是如果一个类带了指针成员，那么需要我们自己来写一个析构函数来管理内存。在<<c++ primer>> 中写到，如果一个类需要我们自己写析构函数，那么这个类，也会需要我们自己写拷贝构造函数和拷贝赋值函数。
析构函数：
我们这里定义一个类HasPtr，这个类中包含一个int 类型的指针。然后定义一个析构函数，这个函数打印一句话。
HasPtr.h 类的头文件
1 #pragma once 2 #ifndef __HASPTR__ 3 #define __HASPTR__ 4 5 class HasPtr 6 { 7 public: 8 HasPtr(int i,int *p); 9 //HasPtr& operator=(HasPtr&); 10 //HasPtr(const HasPtr&); 11 ~HasPtr(); 12 int get_ptr_value(); 13 void set_ptr_value(int *p); 14 int get_val(); 15 void set_val(int v); 16 private: 17 int val; 18 int *ptr; 19 }; 20 21 #endif // !__HASPTR__
HasPtr.cpp 类的实现
1 #include "stdafx.h" 2 3 #include <iostream> 4 #include "HasPtr.h" 5 6 using namespace std; 7 8 HasPtr::HasPtr(int i, int *p) 9 { 10 val = i; 11 ptr = p; 12 } 13 14 int HasPtr::get_ptr_value() 15 { 16 return *ptr; 17 } 18 19 void HasPtr::set_ptr_value(int *p) 20 { 21 ptr = p; 22 } 23 24 int HasPtr::get_val() 25 { 26 return val; 27 } 28 29 void HasPtr::set_val(int v) 30 { 31 val = v; 32 } 33 34 HasPtr::~HasPtr() 35 { 36 cout << "destructor of HasPtr " << endl; 37 }
ClassWithPointer 类，包含main入口，HasPtr在stack上。
1 // ClassWithPointer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 2 // 3 4 #include "stdafx.h" 5 #include <iostream> 6 #include "HasPtr.h" 7 using namespace std; 8 9 int main() 10 { 11 int temp = 100; 12 HasPtr ptr(2,&temp); 13 cout << ptr.get_ptr_value() << endl; 14 cout << ptr.get_val() << endl; 15 system("PAUSE"); 16 system("PAUSE"); 17 return 0; 18 }
执行该入口方法，发现最后还是打印了析构函数这句话，OK，在main 方法中，stack上定义了一个HasPtr，在main方法退出前，析构函数自动调用了。
如果将HasPtr改为动态对象，也就是放在堆上呢？
ClassWithPointer 类，包含main入口，HasPtr在heap上。
1 // ClassWithPointer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 2 // 3 4 #include "stdafx.h" 5 #include <iostream> 6 #include "HasPtr.h" 7 using namespace std; 8 9 int main() 10 { 11 int temp = 100; 12 //HasPtr ptr(2,&temp); 13 HasPtr *ptr = new HasPtr(2,&temp); 14 cout << ptr->get_ptr_value() << endl; 15 cout << ptr->get_val() << endl; 16 system("PAUSE"); 17 return 0; 18 }
执行一下，发现析构函数没有调用。OK，我们在return 0前面添加一个delete ptr; 析构函数执行了。
所以，这里有两个结论：
- 当一个对象在stack 上时，析构函数自动调用。
- 当一个对象在heap上时，需要调用delete 语句，析构函数才会被执行。
现在在析构函数中调用delete 语句来删除指针成员。
头文件不变，HasPtr.cpp 文件代码如下：
1 #include "stdafx.h" 2 3 #include <iostream> 4 #include "HasPtr.h" 5 6 using namespace std; 7 8 HasPtr::HasPtr(int i, int *p) 9 { 10 val = i; 11 ptr = p; 12 } 13 14 int HasPtr::get_ptr_value() 15 { 16 return *ptr; 17 } 18 19 void HasPtr::set_ptr_value(int *p) 20 { 21 ptr = p; 22 } 23 24 int HasPtr::get_val() 25 { 26 return val; 27 } 28 29 void HasPtr::set_val(int v) 30 { 31 val = v; 32 } 33 34 HasPtr::~HasPtr() 35 { 36 cout << "destructor of HasPtr " << endl; 37 delete ptr; 38 }
ClassWithPointer 代码如下：
1 // ClassWithPointer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 2 // 3 4 #include "stdafx.h" 5 #include <iostream> 6 #include "HasPtr.h" 7 using namespace std; 8 9 int main() 10 { 11 int temp = 100; 12 HasPtr ptr(2,&temp); 13 cout << ptr.get_ptr_value() << endl; 14 cout << ptr.get_val() << endl; 15 system("PAUSE"); 16 return 0; 17 }
执行一下，正常打印结束后，抛出错误：
这里说明delete 不能删除stack 上的指针值。
现在在ClassWithPointer传入一个动态指针来测试一下。
1 // ClassWithPointer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 2 // 3 4 #include "stdafx.h" 5 #include <iostream> 6 #include "HasPtr.h" 7 using namespace std; 8 9 int main() 10 { 11 int *temp = new int(100); 12 HasPtr ptr(2,temp); 13 cout << ptr.get_ptr_value() << endl; 14 cout << ptr.get_val() << endl; 15 system("PAUSE"); 16 return 0; 17 }
执行后析构函数正常运行。所以这里有两个结论：
- delete 语句不能删除stack 上的指针值。
- delete 语句只能删除heap上的指针值，也就是new 出来的对象。
默认拷贝构造函数和默认赋值操作：
这里我们调用默认的构造函数和默认的赋值操作，看看会出现什么，为了方便查看，我在析构函数中打印了当前对象的地址，以及在main方法中打印了对象地址，这样就可以看到哪个对象调用了析构函数：
HasPtr.cpp 代码如下：
1 #include "stdafx.h" 2 3 #include <iostream> 4 #include "HasPtr.h" 5 6 using namespace std; 7 8 HasPtr::HasPtr(int i, int *p) 9 { 10 val = i; 11 ptr = p; 12 } 13 14 int HasPtr::get_ptr_value() 15 { 16 return *ptr; 17 } 18 19 void HasPtr::set_ptr_value(int *p) 20 { 21 ptr = p; 22 } 23 24 int HasPtr::get_val() 25 { 26 return val; 27 } 28 29 void HasPtr::set_val(int v) 30 { 31 val = v; 32 } 33 34 HasPtr::~HasPtr() 35 { 36 cout << "destructor of HasPtr " << this << endl; 37 delete ptr; 38 }
ClassWithPointer 代码如下：
1 // ClassWithPointer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 2 // 3 4 #include "stdafx.h" 5 #include <iostream> 6 #include "HasPtr.h" 7 using namespace std; 8 9 int main() 10 { 11 int *temp = new int(100); 12 HasPtr ptr(2,temp); 13 cout << "ptr-------------->" << &ptr << endl; 14 cout << ptr.get_ptr_value() << endl; 15 cout << ptr.get_val() << endl; 16 17 HasPtr ptr2(ptr); 18 cout << "ptr2-------------->" << &ptr2 << endl; 19 cout << ptr2.get_ptr_value() << endl; 20 cout << ptr2.get_val() << endl; 21 22 HasPtr ptr3 = ptr; 23 cout << "ptr3-------------->" << &ptr3 << endl; 24 cout << ptr3.get_ptr_value() << endl; 25 cout << ptr3.get_val() << endl; 26 27 system("PAUSE"); 28 return 0; 29 }
运行结果如下，最后还是报错了：
其实程序运行到第二个析构函数时，报错了。报错原因是，ptr 其实已经是pending指针了，因为这个ptr 指针所指向的地址已经被delete了。
不过我们这里最起码可以知道默认的拷贝构造函数和赋值操作，也是会直接复制指针值的，不是指针所指向的值。是指针变量的值，也就是地址。
所以这里引申出来的问题是：如何管理对象中指针成员的内存？ 这个是一个核心问题。
上面的例子，就是默认的方式，但是管理失败了，因为析构函数到最后会删除pending 指针，导致异常发生。
智能指针：
引入一个类U_Ptr，用来管理我们需要在业务对象中需要的指针变量，假设为int *p。头文件如下：
1 #pragma once 2 #ifndef __UPTR__ 3 #define __UPTR__ 4 #include "HasPtr.h" 5 #include <iostream> 6 7 using namespace std; 8 class U_Ptr 9 { 10 friend class HasPtr; 11 int *ip; 12 size_t use; 13 14 U_Ptr(int *p):ip(p),use(1) {} 15 ~U_Ptr() 16 { 17 cout << "destruction:"<< *ip << endl; 18 delete ip; 19 } 20 }; 21 #endif // !__UPTR__
现在我们的业务对象还是HasPtr。头文件如下：
1 #pragma once 2 #ifndef __HASPTR__ 3 #define __HASPTR__ 4 #include "U_Ptr.h" 5 class HasPtr 6 { 7 public: 8 HasPtr(int *p, int i):ptr(new U_Ptr(p)),val(i){} 9 10 HasPtr(const HasPtr &orgi) :ptr(orgi.ptr), val(orgi.val) 11 { 12 ++ptr->use; 13 cout << "coming into copy construction:" << ptr->use << endl; 14 } 15 16 HasPtr& operator=(const HasPtr &rhs); 17 18 ~HasPtr(); 19 20 int get_ptr_value() const; 21 int get_int() const; 22 void set_ptr(int *p); 23 void set_int(int i); 24 private: 25 U_Ptr *ptr; 26 int val; 27 }; 28 29 #endif // !__HASPTR__
HasPtr.cpp 实现如下：
1 #include "stdafx.h" 2 #include "HasPtr.h" 3 #include <iostream> 4 5 using namespace std; 6 7 HasPtr& HasPtr::operator=(const HasPtr &rhs) 8 { 9 ++rhs.ptr->use; 10 if (--ptr->use == 0) 11 { 12 delete ptr; 13 } 14 ptr = rhs.ptr; 15 val = rhs.val; 16 return *this; 17 } 18 19 HasPtr::~HasPtr() 20 { 21 cout << "destruction:" << ptr->use << endl; 22 if (--ptr->use == 0) 23 { 24 delete ptr; 25 } 26 } 27 28 int HasPtr::get_ptr_value() const 29 { 30 return *ptr->ip; 31 } 32 int HasPtr::get_int() const 33 { 34 return val; 35 } 36 void HasPtr::set_ptr(int *p) 37 { 38 ptr->ip = p; 39 } 40 void HasPtr::set_int(int i) 41 { 42 val = i; 43 }
测试类如下：
1 // SmartPointer.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 2 // 3 4 #include "stdafx.h" 5 #include "HasPtr.h" 6 #include <iostream> 7 8 using namespace std; 9 10 11 int main() 12 { 13 int *temp = new int(100); 14 HasPtr ptr(temp,22); 15 cout << "ptr------------>" << endl; 16 cout << ptr.get_ptr_value() << endl; 17 cout << ptr.get_int() << endl; 18 HasPtr ptr2(ptr); 19 cout << "ptr2------------>" << endl; 20 cout << ptr2.get_ptr_value() << endl; 21 cout << ptr2.get_int() << endl; 22 system("PAUSE"); 23 return 0; 24 }
我们把U_Ptr 叫做智能指针，用于帮我们管理需要的指针成员。我们的业务对象HasPtr对象包含一个智能指针，这个指针在HasPtr 对象创建时创建，智能指针的use 变量用来记录业务对象HasPtr对象被复制了多少次，也就是说，有多少个相同的指针指向了ptr所指向的地方。如果要记录HasPtr对象一共有多少个一样的，那么就需要在拷贝构造函数和赋值操作处进行对use变量加一操作，在析构函数处进行减一操作。当减到0时，删除指针。
C++ 带有指针成员的类处理方式
声明：以上内容来自用户投稿及互联网公开渠道收集整理发布，本网站不拥有所有权，未作人工编辑处理，也不承担相关法律责任，若内容有误或涉及侵权可进行投诉： 投诉/举报 工作人员会在5个工作日内联系你，一经查实，本站将立刻删除涉嫌侵权内容。