类和动态内存分配.ppt

第7章 类和动态内存分配 提要 本章介绍对类使用动态分配技术，以及由 此引起的问题的处理。 动态内存的使用将影响构造函数，析构函 数的设计和操作符的重载 7.1 动态内存和类 一个使用动态内存的例子 class StringBad private: char * str; / pointer to string int len; / length of string static int num_strings; / number of objects public: StringBad(const char * s); / constructor StringBad(); / default constructor StringBad(); / destructor / friend function friend std:ostream is.get(temp, String:CINLIM); if (is) st = temp; while (is return is; 小结：构造函数中使用new 构造函数中使用new初始化指针成员，则析 构函数重要使用delete； new和delete须兼容； 如果有多个构造函数，必须以同样方式使用 new，也可以将指针成员初始化为0； 应定义拷贝构造函数，实现深拷贝，其中还 要注意更新受影响的静态成员； 应定义赋值操作符，实现深拷贝。 有关函数返回对象的总结 返回指向const对象的引用 对象引用作函数参数是为提高效率，不用复 制对象，const表示不可改动实参 如果函数要返回传递给它的对象，也可以通 过传引用提高效率。 const Vector 此例中可以返回对象，但要调用拷贝构造函数 ，降低效率。const 与参数对应。 返回指向非const对象的引用 常用于重载赋值操作符和与流对象一起用的 操作符。 ostream int slag; ; char buffer150; char buffer2500; int main() chaff *p1, *p2; int *p3, *p4; p1=new chaff; p3=new int 20; p2=new (buffer1) chaff; p4=new (buffer2) int20; 看一个例子。从中可以知道 pd2通过布局new放在了buffer中，而pd1被放 在很远的堆中 第二个常规new查找一个新的内存块，而第二 个布局new分配的位置与第一次一样。说明布 局new使用传递给它的地址，它不跟踪内存单 元已被使用。 操作符delete 只能用于释放常规操作符new 分配的堆内存，本例中的buffer是静态内存， 不能使用delete来释放。 布局new用于对象 看一个使用布局new创建对象的例子（ placenew1.cpp） 程序存在两个问题： pc1和pc3均由布局new创建，后者创建时会 覆盖前者的内存。如果对象中的成员是由new 来动态分配的，会引发问题（布局new使用指 定位置，而创建成员的new要查找空闲位置） 。 将delete用于pc2和pc4时会自动调用它们指 向的对象的析构函数；delete用于buffer时释 放常规new创建的整个内存块，不会调用在其 中创建的对象（由布局new创建）的析构函数 。 解决第一个问题的方法是程序员来控制为 布局new提供不同的地址，例如 pc1 = new (buffer) JustTesting; pc3 = new (buffer + sizeof (JustTesting) JustTesting(“Better Idea“, 6); 解决第二个问题的方法是显式地调用由布 局new创建对象的析构函数 pc3-JustTesting(); / destroy object pointed /to by pc3 pc1-JustTesting(); / destroy object pointed /to by pc1 需要注意，以创建对象相反的顺序删除之， 并且删除完对象之后再释放所在的缓冲区。 7.2 队列模拟 问题：一家银行想在一家超市中建立ATM 机，超市担心排队会影响其经营。编程模 拟ATM对超市造成的影响。 使用队列描述排队顾客：队列中的项为顾 客。假设，1/3的顾客1分钟接受服务， 1/3为2分钟，另外1/3为3分钟；顾客的到 达时间随机，但每小时到达的顾客数恒定 。 设计队列类，应有如下特征： 存储有序项序列 容纳的项目数有一定限制 能够创建空队列 能够判断队列为空或为满 可以从队尾添加项 可以从队首删除项 能够确定队列中的项目数 队列类的接口： class Queue enum Q_SIZE = 10; public: Queue(int qs = Q_SIZE); / create queue with a qs limit Queue(); bool isempty() const; bool isfull() const; int queuecount() const; bool enqueue(const Item / add item to end bool dequeue(Item / remove item from front ; 队列数据的表示 使用链表表示。链表由节点构成，每个节点 中保存相应信息以及指向下一个节点的指针 ，队尾的指针通常指向NULL。 struct Node Item item; struct Node * next; ; 此外还要有链表的起始位置，末尾位置，可 存储的最大项数以及当前存储的项数。可以 如下设计队列类的数据成员： class Queue private: / class scope definitions / Node is a nested structure definition local to this class struct Node Item item; struct Node * next; enum Q_SIZE = 10; / private class members Node * front; / pointer to front of Queue Node * rear; / pointer to rear of Queue int items; / current number of items in Queue const int qsize; / maximum number of items in Queue 队列最初是空的，所以 Queue:Queue(int qs) : qsize(qs) front = rear = NULL; items = 0; 注意：非静态常量数据成员和引用数据成员 不能赋值，但又不能在类定义中初始化。只 能使用成员初始化列表方式初始化 归纳：static, const成员的初始化问题 static const成员是类中的常数，在类定义 中初始化即可： class Test static const int size = 10; ; static 成员在类中声明，其初始化要放在 类定以外，通常是在实现文件中，例如 class Test static int size ; ; /实现文件 int Test:size = 10; /成员定义 const成员，在类定义中声明，在构造函 数的成员初始化列表中初始化，如前面的 例子。 判断队列为空、为满和确定队列中项目个数的成员函数 如下： bool Queue:isempty() const return items = 0; bool Queue:isfull() const return items = qsize; int Queue:queuecount() const return items; bool Queue:enqueue(const Item /如果为满，不许加入 Node * add = new Node; / create node if (add = NULL) return false; /节点没有创建成功 add-item = item; / set node pointers add-next = NULL; items+; if (front = NULL) / if queue is empty, front = add; / place item at front else rear-next = add; / else place at rear rear = add; / have rear point to new node return true; bool Queue:dequeue(Item item = front-item; / set item to first item in /queue items-; Node * temp = front; / save location of first /item front = front-next; / reset front to next item delete temp; / delete former first item if (items = 0) rear = NULL; return true; 队列中的节点是用new添加的，因此，在析构函 数中要用delete释放节点占用的空间： Queue:Queue() Node * temp; while (front != NULL) / while queue is not yet empty temp = front; / save address of front item front = front-next; / reset pointer to next item delete temp; / delete former front 客户类 class Customer private: long arrive; / arrival time for customer int processtime; / processing time for customer public: Customer() arrive = processtime = 0; void set(long when); long when() const return arrive; int ptime() const return processtime; ; void Customer:set(long when) processtime = std:rand() % 3 + 1; arrive = when; 模拟 输入：队列最大长度，模拟时间，每小时客 户数 程序使用循环，每次循环代表一分钟，其间 完成如下步骤： 判断是否有新客户，决定将其