空类型大小&赋值运算符函数&异常安全性原则实例

C++的基础知识之空类型&赋值运算符函数&异常安全性原则

关于空的结构体

  1. 定义一个空的类型(struct/class),里面没有任何成员变量和成员函数,对该类型求sizeof,得到的结果为?
    • 1, 空类型的实例中不包含任何信息,本应该求sizeof后得到的为0,但是当我们声明该类型的实例的时候,它必须在内存中占有一定的空间,否则无法使用这些实例。占用内存的多少,取决于编译器,在CLion中,每一个空类型实例占用1字节的空间
  2. 如果在该类型中添加一个构造函数和析构函数,再对该类型求sizeof,结果为?
    • 仍然为1,调用构造函数和析构函数只需要知道函数的地址即可,而这些函数的地址只与类型相关,而与类型的实例无关,编译器也不会因为这两个函数而在实例内添加任何额外的信息。
  3. 如果把析构函数标记为虚函数呢?
    • C++的编译器一旦发现一个类型中有虚函数,就会为该函数生成虚函数表,并在该类型的每一个实例中添加一个指向虚函数表的指针,在32位机器上,一个指针占4字节的空间,因此求sizeof得到4,如果是64位的机器,一个指针占8字节的空间,因此求sizeof则得到8。

赋值运算符函数

题目:如下位类型CMyString的声明,请为该类型添加赋值运算函数。

class CMyString{
public:
    CMyString(char *pData = NULL);
    CMyString(const CMyString& str);	//拷贝构造函数
    ~CMyString();

private:
    char *m_pData;
};

在考虑写赋值运算符函数时,需要注意以下几点:

  • 是否把返回值的类型声明为该类型的引用,并在函数结束前返回实例自身的引用(*this)。只有返回一个引用,才可以允许连续赋值。否则如果函数的返回值为void,应用该赋值运算符将不能做连续赋值。假设有3个CMyString的对象:str1, str2和str3,在程序中str1=str2=str3将不能通过编译。
  • 是否把传入的参数的类型声明为常量引用。如果传入的参数不是引用而是实例,那么从形参到实参会调用一次复制构造函数。把参数声明为引用可以避免这样的无谓消耗,能够提高代码的效率。同时,我们在赋值运算符函数内不会改变传入的实例的状态,因此应该传入的引用参数加上const关键字。
  • 是否释放实例自身已有的内存。如果我们忘记在分配新内存之前释放自身已有的空间,程序将出现内存泄漏。
  • 是否判断传入的参数和当前的实例(*this)是不是同一实例。如果是同一个,则不进行赋值操作,直接返回。如果事先不判断就进行赋值,那么在释放实例自身的内存的时候就会导致严重的问题:当*this和传入的参数为同一实例时,那么一旦释放了自身的内存,传入的参数的内存也同时被释放了,因此再也找不到需要赋值的内容了。

综上所述,我们可以写出如下代码:

CMyString& CMyString::operator =(const CMyString& str)
{
    if(this == &str)
    {
        return *this;
    }
    
    delete []m_pData;
    m_pData = NULL;
    m_pData = new char[strlen(str.m_pData) + 1];
    strcpy(m_pData, str.m_pData);
    return *this;
}
考虑异常安全性的解法

​ 在前面的函数中,我们在分配内存之前先用delete释放了实例m_pData的内存。如果此时内存不足导致new char抛出异常, m_pData将是一个空指针,这样很容易导致程序崩溃。 也就是说一旦在赋值运算符函数内不抛出一个异常, CMyString的实例不再保持有效的状态,这就违背了异常安全性原则。(不泄漏任何资源、不破坏数据)

​ 要想在赋值运算符中实现异常安全性,我们有两种方法,一个简单的办法是我们先用new分配新内容再用delete释放已有的内容。这样只在分配内容成功之后再释放原来的内容,也就是当分配内存失败时我们能确保CMyString的实例不会被修改。我们还有一个更好的办法,先创建一个临时实例,在交换临时实例和原来的实例。见下面的代码:

CMyString& CMyString::operator =(const CMyString& str)
{
    if(this != &str)
    {
        CMyString strTemp(str);
        
        char *pTemp = strTemp.m_pData;
        strTemp.m_pData = m_pData;
        m_pData = pTemp;
    }
    return *this;
}

​ 在上面的函数中,我们先创建一个临时变量strTemp, 接着把strTemp.m_pData和实例自身的m_pData做交换。由于strTemp是一个局部变量,但程序运行到if的外面时也就出了该变量的作用域, 就会自动调用strTemp的析构函数,把strTemp.m_pData所指向的之前的m_pData的内存,这就相当于自动调用析构函数释放实例的内存。

​ 在新的代码中,我们在CMyString的构造函数里用new分配内存。如果由于内存不足抛出诸如bad_alloc等异常,我们还没有修改原来实例的状态,因此实例的状态还是有效的,这也就保证了异常安全性。

posted @ 2018-03-13 15:51  一棵球和一枝猪  阅读(261)  评论(0编辑  收藏