Cherno C++【41-45】

最新推荐文章于 2025-12-18 16:28:22 发布

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文章介绍了C++中的运算符重载，如何为自定义类型如Vector2定义加法和乘法运算，并展示了如何通过重载`+`和`*`运算符简化代码。此外，讨论了`this`关键字在成员函数中的作用，以及对象在内存中的生存期管理。文章还详细讲解了智能指针（unique_ptr、shared_ptr和weak_ptr）的概念和使用，以及如何选择合适的智能指针类型。最后，提到了复制与浅拷贝的区别，强调了深拷贝的重要性，并给出了拷贝构造函数的示例。

【41】运算符及其重载

运算符时我们使用给的一种符号，通常代替一个函数来执行一些事情。比如加减乘除、dereference运算符、箭头运算符、+=运算符、&运算符、左移运算符、new和delete、逗号、圆括号、方括号等等等等。

重载这个术语本质上是给运算符重载赋予新的含义，或者添加参数，或者创建，允许在程序中定义或更改运算符的行为。
运算符就是函数。运算符重载是一个非常有用的特性，但在Java等语言中不受支持，它在C#等语言中得到部分支持，C++给了我们完全的控制权。

不用运算符实现加、乘

struct Vector2  //向量结构体
{
	float x, y;

	Vector2(float x, float y)
		: x(x),y(y) {}

	Vector2 Add(const Vector2& other) const
	{
		return Vector2(x + other.x, y + other.y);
	}
	Vector2 Multiply(const Vector2& other) const
	{
		return Vector2(x * other.x, y * other.y);
	}
};
int main() 
{
	Vector2 position(4.0f, 4.0f);
	Vector2 speed(0.5f, 1.5f);
	Vector2 powerup(1.1f, 1.1f);
	
	Vector2 result1 = position.Add(speed.Multiply(powerup)); //position+（speed*powerup），Java中只能这么用

	Vector2 result2 = position.+ speed * powerup;  //用运算符定义，运算符同样存在优先级

	std::cin.get();

加入运算符后

Vector2 operator+(const Vector2& other)const
	{
		return Add(other);
	}
int main() 
{
	Vector2 position(4.0f, 4.0f);
	Vector2 speed(0.5f, 1.5f);
	Vector2 powerup(1.1f, 1.1f);
	
	Vector2 result1 = position.Add(speed.Multiply(powerup)); //position+（speed*powerup），Java中只能这么用

	Vector2 result2 = position.+ speed * powerup;  //用运算符定义，运算符同样存在优先级

	std::cin.get();

左移运算符

std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const Vector2& other)  // 重载左移运算符
{
	stream << other.x << "," << other.y;
	return stream;
}

std::cout << result2 << std::endl;

【42】this关键字

通过this可以访问成员函数，成员函数是一个属于某个类的函数或者方法，在方法内部可以引用this。
this是一个指向当前对象实例的指针，该方法属于这个对象实例。
链接：link

【43】对象生存期

内存以及对象是如何在栈上生存的，生存期对于基于栈的变量意味着什么。
每当我们在c++中进入一个作用域，我们是在push栈帧，它不一定非得是将数据push进一个栈帧。
栈上变量自动销毁，在很多方面都很有用，可以帮助我们自动化代码。比如类的作用域，比如智能指针unique_ptr，这是一个作用域指针，或者像作用域（scoped_lock）。

但最简单的例子可能是作用域指针，他基本上是一个类，它是一个指针的包装器，在构造时用堆分配指针，然后在析构时删除指针，所以我们可以自动化这个new和delete。

【44】智能指针

智能指针本质上是原始指针的包装。当你创建一个智能指针，它会调用new并为你分配内存，然后基于你使用的智能指针，这些内存会在某一时刻自动释放。

unique_ptr

他的构造函数时explicit，所以需要显式调用构造函数。作用域结束，Entity就会被自动摧毁。
unique_ptr 指针不能被复制，，因为只要作用域结束了，在堆上分配的内存也会被释放掉，因此在该指针在实现上强制地将拷贝构造函数和拷贝构造符都删除，避免错误的行为。
但是为了异常安全，一般我们使用std::make_unique

#include <memory>

class Entity
{
public:
	
	Entity()
	{
		std::cout << "created" << std::endl;
	}

	~Entity()
	{
		std::cout << "destoryed" << std::endl;
	}

	void Print() {}
};

int main() 
{
	{
		std::unique_ptr<Entity>  entity(new Entity());  

		//std::unique_ptr<Entity>  entity = std::make_unique<Entity>();    //为了异常安全，一般我们使用std::make_unique

		entity->Print();
	}

	std::cin.get();

}

share_ptr

和 unique_ptr 由于异常安全的原因而不推荐使用 new 的方式创建智能指针不同，因为 shared_ptr 需要分配另一块内存，称为控制块，用来存储引用计数，所以如果使用 new 的形式来创建一个对象再将其传给 shared_ptr 的构造函数，他就必须做两次内存分配。所以需要用make_share将他们组合在一起，这样更有效率。
share_ptr是可以复制的

	std::shared_ptr<Entity> shareEntity = std::make_shared<Entity>();
	std::shared_ptr<Entity> e0 = shareEntity;  //share_ptr可以复制

weak_ptr

和复制 shared_ptr 所做的一样，但当你把 shared_ptr 赋值给一个 weak_ptr，假如唯一的那个 shared_ptr 指针死去，内存就会被删除，因为赋值给 weak_ptr 并不会增加引用数量。例如你在排序一个集合，你不需要关注指针是否有效，你只需要存储一个他们的引用就好了。

std::weak_ptr<Entity> entity = std::make_weak<Entity>();

智能指针选择顺序

优先选择unique_ptr ，因为有一个较低的开销，如果需要分享，则选择share_ptr。

【45】复制与copy构造函数

复制普通变量与复制指针是不同的。
在栈中创建地对象，其数值存储在不同地内存地址，当赋值发生时，就是将值准确地拷贝到对方地内存那里。但在堆中创建的对象，我们所持有的变量是一个指针，这个指针存储着内存地址，并指向堆中的内存，当我们进行赋值时，实际上改变的是地址，也就是两个变量都将指向同一块内存了。

struct Vector2
{
	float x, y;
};

int main() 
{
	Vector2* a = new Vector2(); //在堆上创建指针
	Vector2* b = a; // a,b指向相同的内存地址
	b++; //只改变b，a指针是完整的
	b->x = 2; //访问内存地址，设置为某个值，同时影响a，b


	std::cin.get();

复制字符串

class String
{
private:
	char* m_Buffer;
	unsigned int m_Size;
public:
	String(const char* string)
	{
		m_Size = strlen(string);
		m_Buffer = new char[m_Size+1]; //数组大小要+1，留给止位符
		memcpy(m_Buffer, string, m_Size); //复制函数memcpy[destination,source,size]
	}

	~String()
		{
			delete[] m_Buffer ;
		}
		
	//友元函数，声明一个友元函数
	friend std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const String& string);

};

//打印字符串的函数,重载左移操作符
std::ostream& operator<<(std::ostream& stream, const String& string)
{
	stream << string.m_Buffer();
	return stream;
}
int main() 
{
	String string = "cherno";
	std::cout << string << std::endl;

	std::cin.get();

}

浅拷贝：复制的是地址。如果其中一个调用了析构函数并且删除了堆上内存，当另一个在调用析构函数试图删除内存时，就会抛出异常，因为同一块内存不能被销毁两次。
浅拷贝是新增了一个指针指向内存，深拷贝是复制内存。

String string = "cherno";
String second = string; //浅拷贝，复制的是地址，即string和second指向同一段内存

深拷贝
想要实现深拷贝，希望被赋值的变量拥有自己的唯一的内存块，有自己的指针，就需要使用到拷贝构造函数，该构造函数会在你赋值复制时调用。

	//c++默认提供的拷贝构造函数
	//执行深copy必须使用的代码
	String(const String& other)
		:m_Size(other.m_Size)
	{
		m_Buffer = new char[m_Size + 1];
		memcpy(m_Buffer, other.m_Buffer, m_Size + 1); //从other对象复制

	}

建议总是通过const & 去传递对象！！！！