引用 MFC类库复习1(2)--CArray内部机制

 上篇文章我们分析了CArray类的常用的使用方法。本章将介绍它的内部实现机制，通过本章的介绍，使我更清楚CArray类的实现。

一. 成员变量及作用

TYPE* m_pData;          // 数据保存地址的指针
int m_nSize;               // 用户当前定义的数组的大小
int m_nMaxSize;         // 当前实际分配的数组的大小
int m_nGrowBy;         // 分配内存时增长的元素个数

二、构造函数,对成员变量进行了初始化。

CArray<TYPE, ARG_TYPE>::CArray()

{

m_pData = NULL;

m_nSize = m_nMaxSize = m_nGrowBy = 0;

}

三、SetSize成员函数

SetSize成员函数是用来为数组分配空间的。

1. 函数定义如下：

void SetSize( int nNewSize, int nGrowBy = -1 );

nNewSize 指定数组的大小
nGrowBy 如果需要增加数组大小时增加的元素的个数。

2. SetSize的实现代码：

void CArray<TYPE, ARG_TYPE>::SetSize(int nNewSize, int nGrowBy)
{
      if (nNewSize == 0)
     {
           // 第一种情况
           // 当nNewSize为0时,需要将数组置为空, 如果数组本身即为空,则不需做任何处理
           // 如果数组本身已含有数据,则需要清除数组元素
          if (m_pData != NULL)
          {
                 //DestructElements 函数实现了对数组元素析构函数的调用
                //不能使用delete m_pData 因为我们必须要调用数组元素的析构函数
                DestructElements<TYPE>(m_pData, m_nSize);
                //现在才能释放内存
               delete[] (BYTE*)m_pData;
               m_pData = NULL;
          }
          m_nSize = m_nMaxSize = 0;
     }
     else if (m_pData == NULL)
    {
          // 第二种情况
          // 当m_pData==NULL时还没有为数组分配内存，首先我们要为数组分配内存，sizeof(TYPE)可以得到数组元素所需的字节数，使用new 数组分配了内存。注意，没有调用构造函数
          m_pData = (TYPE*) new BYTE[nNewSize * sizeof(TYPE)];
         //下面的函数调用数组元素的构造函数
         ConstructElements<TYPE>(m_pData, nNewSize);
         //记录下当前数组元素的个数
         m_nSize = m_nMaxSize = nNewSize;
     }
     else if (nNewSize <= m_nMaxSize)
    {
          // 第三种情况
          // 这种情况需要分配的元素个数比已经实际已经分配的元素个数要少
          if (nNewSize > m_nSize)
         {
               // 需要增加元素的情况
               // 与第二种情况的处理过程，既然元素空间已经分配，只要调用新增元素的构造函数就Ok
               ConstructElements<TYPE>(&m_pData[m_nSize], nNewSize-m_nSize);
         }
         else if (m_nSize > nNewSize)
        {
               // 现在是元素减少的情况，我们是否要重新分配内存呢? No,这种做法不好，后面来讨论。
              // 下面代码释放多余的元素,不是释放内存，只是调用析构函数
              DestructElements<TYPE>(&m_pData[nNewSize], m_nSize-nNewSize);
        }
        m_nSize = nNewSize;
     }
    else
    {
         //这是最糟糕的情况，因为需要的元素大于m_nMaxSize，意味着需要重新分配内存才能解决问题

         // 计算需要分配的数组元素的个数
         int nNewMax;
         if (nNewSize < m_nMaxSize + nGrowBy)
               nNewMax = m_nMaxSize + nGrowBy;
         else
              nNewMax = nNewSize;
       // 重新分配一块内存
       TYPE* pNewData = (TYPE*) new BYTE[nNewMax * sizeof(TYPE)];
       //实现将已有的数据复制到新的的内存空间
       memcpy(pNewData, m_pData, m_nSize * sizeof(TYPE));
       // 对新增的元素调用构造函数
       ConstructElements<TYPE>(&pNewData[m_nSize], nNewSize-m_nSize);

       //释放内存
       delete[] (BYTE*)m_pData;

      //将数据保存
      m_pData = pNewData;
      m_nSize = nNewSize;
      m_nMaxSize = nNewMax;
   }
}

3. ConstructElements()和DestructElements()函数

3.1 ConstructElements函数的实现代码template<class TYPE>

AFX_INLINE void AFXAPI ConstructElements(TYPE* pElements, int nCount)
{
       // first do bit-wise zero initialization
       memset((void*)pElements, 0, nCount * sizeof(TYPE));

      for (; nCount--; pElements++)
            ::new((void*)pElements) TYPE;
}
ConstructElements是一个模板函数。对构造函数的调用是通过标为黑体的代码实现的。可能很多人不熟悉new 的这种用法，它可以实现指定的内存空间中构造类的实例，不会再分配新的内存空间。类的实例产生在已经分配的内存中，并且new操作会调用对象的构造函数。因为vc中没有办法直接调用构造函数，而通过这种方法，巧妙的实现对构造函数的调用。

3.2 DestructElements 函数的代码template<class TYPE>

AFX_INLINE void AFXAPI DestructElements(TYPE* pElements, int nCount)
{
      for (; nCount--; pElements++)
            pElements->~TYPE();
}
DestructElements函数同样是一个模板函数，实现很简单，直接调用类的析构函数即可。

4. 其它函数的实现

4.1 GetAt(int nIndex)与ElementAt(int nIndex)的区别
前一种情况是返回的对象的实例，后一种情况是返回对象的引用。分别调用不同的成员函数来实现。除了返回值不同，其它都一样。

实现代码如下：

TYPE GetAt(int nIndex) const
{

       ASSERT(nIndex >= 0 && nIndex < m_nSize);
       return m_pData[nIndex];

}
TYPE& ElementAt(int nIndex)
{

      ASSERT(nIndex >= 0 && nIndex < m_nSize);
      return m_pData[nIndex];

}

4.2  Add() 函数
Add函数的作用是向数组添加一个元素。

int CArray<TYPE, ARG_TYPE>::Add(ARG_TYPE newElement)。

Add函数使用的参数是模板参数的二个参数，也就是说，这个参数的类型是我们来决定的，可以使用Object或Object&的方式。熟悉C++的朋友都知道，传引用的效率要高一些。如果是传值的话，会在堆栈中再产生一个新的对象，需要花费更多的时间。

实现代码如下：

template<class TYPE, class ARG_TYPE>
AFX_INLINE int CArray<TYPE, ARG_TYPE>::Add(ARG_TYPE newElement)
{
       int nIndex = m_nSize;
       SetAtGrow(nIndex, newElement);
       return nIndex;
}
它实际是通过SetAtGrow函数来完成这个功能的，它的作用是设置指定元素的值。

4.3 SetAtGrow()函数

template<class TYPE, class ARG_TYPE>
void CArray<TYPE, ARG_TYPE>::SetAtGrow(int nIndex, ARG_TYPE newElement)
{
if (nIndex >= m_nSize)
SetSize(nIndex+1, -1);
m_pData[nIndex] = newElement;
}
SetAtGrow的实现也很简单，如果指定的元素已经存在，就把改变指定元素的值。如果指定的元素不存在，也就是 nIndex>=m_nSize的情况，就调用SetSize来调整数组的大小。