动态分配对象数组

Question

我有一个包含动态分配数组的类，比如说

class A
{
    int* myArray;
    A()
    {
        myArray = 0;
    }
    A(int size)
    {
        myArray = new int[size];
    }
    ~A()
    {
        // Note that as per MikeB's helpful style critique, no need to check against 0.
        delete [] myArray;
    }
}

但现在我想创建这些类的动态分配数组。 这是我当前的代码：

A* arrayOfAs = new A[5];
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
    arrayOfAs[i] = A(3);
}

但这会炸得很厉害。 因为当for循环迭代完成时，创建的新A对象（使用A(3)调用）会被破坏，这意味着该A实例的内部myArray被delete [] -ed。

所以我认为我的语法一定是非常错误的？ 我想有一些修复似乎有点矫枉过正，我希望避免：

• 为A创建一个复制构造函数。
• 使用vector<int>和vector<A>所以我不必担心这一切。
• 与其让arrayOfAs成为A对象的数组， arrayOfAs让它成为A*指针的数组。

我认为这只是一些初学者的事情，在尝试动态分配具有内部动态分配的数组时，有一种语法实际上有效。

（此外，风格批评也很受欢迎，因为我已经有一段时间没有使用 C++ 了。）

为未来的观众更新：下面的所有答案都非常有帮助。 由于示例代码和有用的“4 法则”，Martin 被接受，但我真的建议阅读它们。 有些是好的，简洁的说明出了什么问题，有些则正确地指出了vector是如何以及为什么是一个好的方法。

Answer 1

对于构建容器，您显然希望使用标准容器之一（例如 std::vector）。 但这是当您的对象包含 RAW 指针时需要考虑的事情的一个完美示例。

如果您的对象有一个 RAW 指针，那么您需要记住 3 规则（现在是 C++11 中的 5 规则）。

• 构造函数
• 析构函数
• 复制构造函数
• 赋值运算符
• 移动构造函数 (C++11)
• 移动赋值 (C++11)

这是因为如果未定义，编译器将生成这些方法的自己版本（见下文）。 在处理 RAW 指针时，编译器生成的版本并不总是有用。

复制构造函数是很难得到正确的（如果你想提供强大的异常保证，这很重要）。 可以根据复制构造函数定义赋值运算符，因为您可以在内部使用复制和交换习语。

有关包含指向整数数组的指针的类的绝对最小值的完整详细信息，请参见下文。

知道让它正确是很重要的，你应该考虑使用 std::vector 而不是指向整数数组的指针。 该向量易于使用（和扩展）并且涵盖了与异常相关的所有问题。 将下面的类与下面 A 的定义进行比较。

class A
{ 
    std::vector<int>   mArray;
    public:
        A(){}
        A(size_t s) :mArray(s)  {}
};

看你的问题：

A* arrayOfAs = new A[5];
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
    // As you surmised the problem is on this line.
    arrayOfAs[i] = A(3);

    // What is happening:
    // 1) A(3) Build your A object (fine)
    // 2) A::operator=(A const&) is called to assign the value
    //    onto the result of the array access. Because you did
    //    not define this operator the compiler generated one is
    //    used.
}

编译器生成的赋值运算符几乎适用于所有情况，但是当 RAW 指针起作用时，您需要注意。 在您的情况下，由于浅拷贝问题，它会导致问题。 您最终得到了两个包含指向同一块内存的指针的对象。 当 A(3) 在循环结束时超出范围时，它会在其指针上调用 delete []。 因此，另一个对象（在数组中）现在包含一个指向已返回给系统的内存的指针。

编译器生成复制构造函数； 使用成员复制构造函数复制每个成员变量。 对于指针，这仅意味着将指针值从源对象复制到目标对象（因此是浅拷贝）。

编译器生成赋值运算符； 使用成员赋值运算符复制每个成员变量。 对于指针，这仅意味着将指针值从源对象复制到目标对象（因此是浅拷贝）。

因此，包含指针的类的最小值：

class A
{
    size_t     mSize;
    int*       mArray;
    public:
         // Simple constructor/destructor are obvious.
         A(size_t s = 0) {mSize=s;mArray = new int[mSize];}
        ~A()             {delete [] mArray;}

         // Copy constructor needs more work
         A(A const& copy)
         {
             mSize  = copy.mSize;
             mArray = new int[copy.mSize];

             // Don't need to worry about copying integers.
             // But if the object has a copy constructor then
             // it would also need to worry about throws from the copy constructor.
             std::copy(&copy.mArray[0],&copy.mArray[c.mSize],mArray);

         }

         // Define assignment operator in terms of the copy constructor
         // Modified: There is a slight twist to the copy swap idiom, that you can
         //           Remove the manual copy made by passing the rhs by value thus
         //           providing an implicit copy generated by the compiler.
         A& operator=(A rhs) // Pass by value (thus generating a copy)
         {
             rhs.swap(*this); // Now swap data with the copy.
                              // The rhs parameter will delete the array when it
                              // goes out of scope at the end of the function
             return *this;
         }
         void swap(A& s) noexcept
         {
             using std::swap;
             swap(this.mArray,s.mArray);
             swap(this.mSize ,s.mSize);
         }

         // C++11
         A(A&& src) noexcept
             : mSize(0)
             , mArray(NULL)
         {
             src.swap(*this);
         }
         A& operator=(A&& src) noexcept
         {
             src.swap(*this);     // You are moving the state of the src object
                                  // into this one. The state of the src object
                                  // after the move must be valid but indeterminate.
                                  //
                                  // The easiest way to do this is to swap the states
                                  // of the two objects.
                                  //
                                  // Note: Doing any operation on src after a move 
                                  // is risky (apart from destroy) until you put it 
                                  // into a specific state. Your object should have
                                  // appropriate methods for this.
                                  // 
                                  // Example: Assignment (operator = should work).
                                  //          std::vector() has clear() which sets
                                  //          a specific state without needing to
                                  //          know the current state.
             return *this;
         }   
 }

Answer 2

我建议使用 std::vector: 类似的东西

typedef std::vector<int> A;
typedef std::vector<A> AS;

STL 的轻微矫枉过正并没有错，您将能够花更多时间实现应用程序的特定功能，而不是重新发明自行车。

Answer 3

A 对象的构造函数动态分配另一个对象，并将指向该动态分配对象的指针存储在原始指针中。

对于这种情况，您必须定义自己的复制构造函数、赋值运算符和析构函数。 编译器生成的将无法正常工作。 （这是“三巨头定律”的推论：具有析构函数、赋值运算符、复制构造函数中的任何一个的类通常需要全部 3 个）。

您已经定义了自己的析构函数（并且您提到了创建复制构造函数），但是您需要定义三巨头中的另外两个。

另一种方法是将指向动态分配的int[]的指针存储在其他一些将为您处理这些事情的对象中。 类似于vector<int> （如您所提到的）或boost::shared_array<> 。

归根结底 - 要充分利用 RAII，您应该尽可能避免处理原始指针。

并且由于您要求对其他样式进行批评，因此一个次要的问题是，当您删除原始指针时，您无需在调用delete之前检查 0 - delete通过什么都不做来处理这种情况，因此您不必使代码混乱支票。

Answer 4

1. 仅当对象具有默认构造函数和复制构造函数时，才为对象使用数组或公共容器。

2. 否则存储指针（或智能指针，但在这种情况下可能会遇到一些问题）。

PS：始终定义自己的默认和复制构造函数，否则将使用自动生成的

Answer 5

您需要一个赋值运算符，以便：

arrayOfAs[i] = A(3);

正常工作。

Answer 6

为什么没有 setSize 方法。

A* arrayOfAs = new A[5];
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
    arrayOfAs[i].SetSize(3);
}

我喜欢“复制”，但在这种情况下，默认构造函数并没有真正做任何事情。 SetSize 可以将数据从原始 m_array 中复制出来（如果存在）。您必须在类中存储数组的大小才能做到这一点。
或者
SetSize 可以删除原始 m_array。

void SetSize(unsigned int p_newSize)
{
    //I don't care if it's null because delete is smart enough to deal with that.
    delete myArray;
    myArray = new int[p_newSize];
    ASSERT(myArray);
}

Answer 7

使用new运算符的放置功能，您可以就地创建对象并避免复制：

放置 (3) :void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept;

简单地返回 ptr （没有分配存储空间）。 但是请注意，如果函数由 new 表达式调用，则将执行正确的初始化（对于类对象，这包括调用其默认构造函数）。

我建议如下：

A* arrayOfAs = new A[5]; //Allocate a block of memory for 5 objects
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
    //Do not allocate memory,
    //initialize an object in memory address provided by the pointer
    new (&arrayOfAs[i]) A(3);
}