c++类和动态内存分配

1、类声明

C++中使用关键字 class 来声明类, 其基本形式如下:
class 类名
{
public:
//行为或属性 
private:
//行为或属性
};

类是一种将抽象转换为用户定义类型的c++工具，它将数据表示和操作数据的方法整合为一个包。在声明部分，c++以数据成员的方式描述数据部分，以成员函数的方式描述共有接口，下面看一个例子：我们要定义一个类型，储存多幅图像的数据（rgb值）以及图像的数量、通道、长宽等信息。

#pragma once#include <vector>#include <memory>#include <iostream>#include <string.h>class Blob{public:Blob();Blob(int n, int c, int h, int w);~Blob();int num;int channels;int height;int width;int data_count;private:std::shared_ptr<float> data;};

访问控制：private和public关键字用于访问控制，使用类对象的程序都可以访问共有成员数据和函数，但是只能通过公有成员函数来访问私有成员。这里我们将数据放在共有部分为了方便直接访问，正常出于隐藏数据的主要目标，数据项一般定义在私有部分，而通过成员函数去操作数据。

同时注意到，在声明部分，我们只规定函数接受什么类型的数据，而没有具体的实现。

2、类方法定义

类方法定义主要描述了如何实现类成员函数。定义成员函数时，用作用域解析运算符（：：）来标识函数所属的类。

#include "Blob.h"Blob::Blob(){data = nullptr;}Blob::Blob(int n, int c, int h, int w){if (data)data = nullptr;num = n;channels = c;height = h;width = w;data_count = n * c * h * w;data.reset(new float[data_count], std::default_delete<float[]>());}Blob::~Blob(){}

以上，我们就完成了对一个简单类型的定义，调用方法和结构类似。

3、类的构造和析构函数

3.1构造函数

构造函数用于类成员的初始化，其名称都和类名相同。在上面的例子中，

Blob();
Blob(int n, int c, int h, int w);

都是构造函数。之前也讲到，出于数据隐藏的目的，数据部分一般放在私有访问中，也就是说我们无法通过直接对变量赋值的方法来初始化一个类，这就用到了构造函数。

我们注意到第一个构造函数没有接受任何参数。这就是默认构造函数，就像是我们用 int i; 去定义一个整数那样，不提供初始值。如果没有提供任何构造函数，将由c++自动提供，不做任何操作。

3.1.1 构造函数使用

两种方法：Blob image(1,2,3,4);

    Blob image_=Blob(1,2,3,4);

3.2析构函数

用构造函数创建对象后，程序会跟踪对象，直到过期为止。对象过期时，程序将调用析构函数，用于清理工作。例如，如果在构造函数中用new分配了一个内存，则析构函数将使用delete来释放内存。若析构函数不需要进行操作，则编写为空的函数。

析构函数的原型：~Blob(); 实现：Blob::~Blob()  { }

注意：构造函数不能想普通函数一样调用。若上例中还有一个函数Blob::copy()则可以通过image.copy()来调用，而构造函数则不能。

4、动态内存分配

看下面这个声明和定义：

class String{private:char* str;int len;static int str_num;public:String();String(const char*s);~String();};

String::String(){len=4;str=new char[4];std::strcpy(str,"c++");str_num++;cout<<str_num<<"objects left";}String::String(const char* s){len=std::strlen(s);str=new char[len+1];std::strcpy(str,s);str_num++;cout<<str_num<<"objects left";}String::~String(){--str_num;cout<<str_num<<"objects left";}

功能是储存字符串，用一个str_num来计数。这里str_num为静态数据成员，也就是说对于所有成员，只创建一个共享的副本。

其中strcpy（）的作用是把字符串复制到新的内存中。

因为在构造函数中使用了new，所以在析构函数中必须调用delete来释放内存。这也是我们下面讨论问题的关键。

String str1("aaa");String str2("bbb");String str3("ccc");pass1(str1);cout<<"str1:"<<str1<<endl;pass2(str2);cout<<"str2:"<<str2<<endl;void pass1(String & rsb){cout<<"  "<<rsb;}void pass2(String sb){cout<<"  "<<sb;}

以上是一段调用了上面String定义的代码，其中pass1函数表示参数按引用传递，pass2表示参数按值传递。

这一段的运行结果：pass1的部分，输出正常，而pass2的部分，产生了不可预期的输出。为什么呢？

str2作为函数参数被传递导致了析构函数被调用。虽然值传递可以防止原参数被修改，但是原字符串已被清理，无法识别。这同时也会导致程序退出后计数变量str_num的值为-1，显然是不正确的。这表明析构函数比构造函数多调用了一次，在值传递的时候。

还有一些不正确的使用会导致类似的错误，主要指一些特殊成员函数，我下周再做总结。

参考文献：《c++ prime plus》