【C++】泛型编程 ⑭ ( 类模板示例 - 数组类模板 | 容器思想 | 自定义类可拷贝 - 深拷贝与浅拷贝 | 自定义类可打印 - 左移运算符重载 )

一、容器思想

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1、自定义类可拷贝 - 深拷贝与浅拷贝

上一篇博客 【C++】泛型编程 ⑬ ( 类模板示例 - 数组类模板 | 构造函数和析构函数 的 声明与实现 | 普通成员函数 的 声明与实现 | 外部友元函数 的 声明与实现 ) 中 , 实现了一个 数组 类模板 , 数组 中的 数据元素 是 泛型类型 , 可以是任意类型 ;

也就是说 , 该数组可以存储 任意类型 的数据 , 包括 自定义类对象 ;

该数组 就是一个 数据的容器 ;

数组中 每个元素 插入数据时 , 其本质是一个 拷贝操作 , 数组 的 内存空间 在 声明实际类型 以及 创建 时 , 就已经确定了 , 向数组中插入元素 , 就是将 已有的 数据 拷贝到 已经分配好的内存中 ;

向 数据容器 ( 数组 ) 中插入的数据 , 必须可以被 拷贝 , 如果 不能被拷贝 , 就会出现插入数据失败的问题 ;

容器 中的 类型 可拷贝 , 就是要求 容器中的 数据类型 都是 值语义 , 不是 引用语义 ,

向 容器 中插入元素 , 就是拷贝 数据内容 到容器中 , 要将真实的值拷贝进去 , 不是将 引用地址 拷贝进去 ,

就是 深拷贝 和 浅拷贝 的问题 ;

下面的示例中 , 自定义类中的成员变量 char m_name[32] 是 在定义时 , 直接分配好的 ,

如果 自定义类 中有 指针类型的成员变量 , 如 char* m_name , 涉及到 动态分配内存 , 如果没有定义 拷贝构造函数 , 默认的 拷贝构造函数 是 浅拷贝 函数 , 直接将 指针地址 简单拷贝 , 这就是 不可被拷贝的情况 ;

那么多个 数组元素 就会共享 相同的 堆内存 数据 , 此时就会出现问题 ;

如果遇到了上述问题 , 定义了 char* m_name 成员变量 , 涉及到 动态分配内存 , 那么 该自定义类 必须自己实现 深拷贝 的 拷贝构造函数 ;

编写的类 , 可以存储到 数组类模板 容器 中 , 那么 该类 必须 支持 拷贝工作 , 具体一些就是 深拷贝 工作 ;

2、自定义类可拷贝 - 代码示例

下面简单实现一个类 , 该类中维护了 2 个成员变量 , char m_name[32] 数组变量 和 int m_age 变量 , 这两个 成员 都是在 创建时 就会分配内存空间 , 不存在 深拷贝问题 ;

如果 char m_name[32] 数组变量 改为 char* m_name 指针变量 , 就需要考虑 深拷贝问题了 ;

class Student
{
public:Student(){m_age = 10;strcpy(m_name, "NULL");}Student(const char* name, int age) {strcpy(this->m_name, name);this->m_age = age;}void printT() {cout << "name : " << m_name << " , age : " << m_age << endl;}private:char m_name[32];int m_age;
};

3、自定义类可打印 - 左移运算符重载

数组类模板 中 , 实现了 左移运算符 打印日志 , 如果 数组中 存储 自定义类对象 想要通过 cout 打印出来 , 那么 该自定义类 必须 进行 左移运算符重载操作 ;

声明 左移运算符重载函数 :

class Student
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const Student& s);
}

实现 左移运算符重载函数 :

// 重载左移运算符实现
ostream& operator<<(ostream& out, const Student& s) {out << "name : " << s.m_name << " , age : " << s.m_age << " ; ";return out;
}

二、代码示例

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1、Array.h 头文件

#pragma once#include "iostream"
using namespace std;template <typename T>
class Array
{// 左移 << 操作符重载// 注意 声明时 , 需要在 函数名 和 参数列表之间 注明 泛型类型 <T>//		实现时 , 不能在 函数名 和 参数列表之间 注明 泛型类型 <T>friend ostream& operator<< <T> (ostream& out, const Array& a);public:// 有参构造函数Array(int len = 0);// 拷贝构造函数Array(const Array& array);// 析构函数~Array();public:// 数组下标 [] 操作符重载// 数组元素类型是 T 类型T& operator[](int i);// 等号 = 操作符重载Array& operator=(const Array& a);private:// 数组长度int m_length;// 指向数组数据内存 的指针// 指针类型 是 泛型类型 TT* m_space;
};

2、Array.cpp 代码文件

#include "Array.h"// 左移 << 操作符重载
// 注意 声明时 , 需要在 函数名 和 参数列表之间 注明 泛型类型 <T>
//		实现时 , 不能在 函数名 和 参数列表之间 注明 泛型类型 <T>
template <typename T>
ostream& operator<< (ostream& out, const Array<T>& a)
{for (int i = 0; i < a.m_length; i++){// 在一行内输入数据, 使用空格隔开, 不换行out << a.m_space[i] << " ";}// 换行out << endl;return out;
}// 有参构造函数
template <typename T>
Array<T>::Array(int len)
{// 设置数组长度m_length = len;// 为数组在堆内存中分配内存// 注意 元素类型为 Tm_space = new T[m_length];cout << " 调用有参构造函数 " << endl;
}// 拷贝构造函数
// 这是一个深拷贝 拷贝构造函数
template <typename T>
Array<T>::Array(const Array<T>& array)
{// 设置数组长度m_length = array.m_length;// 创建数组// 注意 元素类型为 Tm_space = new T[m_length];// 为数组赋值for (int i = 0; i < m_length; i++){m_space[i] = array.m_space[i];}cout << " 调用拷贝构造函数 " << endl;
}// 析构函数
template <typename T>
Array<T>::~Array()
{if (m_space != NULL){// 释放 new T[m_length] 分配的内存 delete[] m_space;m_space = NULL;m_length = 0;}cout << " 调用析构函数 " << endl;
}// 数组下标 [] 操作符重载
template <typename T>
T& Array<T>::operator[](int i)
{return m_space[i];
}// 等号 = 操作符重载
template <typename T>
Array<T>& Array<T>::operator=(const Array<T>& a)
{if (this->m_space != NULL){// 释放 new int[m_length] 分配的内存 delete[] this->m_space;this->m_space = NULL;}// 设置数组长度this->m_length = a.m_length;// 创建数组this->m_space = new T[m_length];// 为数组赋值for (int i = 0; i < m_length; i++){this->m_space[i] = a.m_space[i];}cout << " 调用 等号 = 操作符重载 函数" << endl;// 返回是引用类型// 返回引用就是返回本身// 将 this 指针解引用, 即可获取数组本身return *this;
}

3、Test.cpp 主函数代码文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "iostream"
using namespace std; // 此处注意, 类模板 声明与实现 分开编写
// 由于有 二次编译 导致 导入 .h 头文件 类模板函数声明 无法找到 函数实现
// 必须 导入 cpp 文件
#include "Array.cpp"class Student
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const Student& s);
public:Student(){m_age = 10;strcpy(m_name, "NULL");}Student(const char* name, int age) {strcpy(this->m_name, name);this->m_age = age;}void printT() {cout << "name : " << m_name << " , age : " << m_age << endl;}private:char m_name[32];int m_age;
};// 重载左移运算符实现
ostream& operator<<(ostream& out, const Student& s) {out << "name : " << s.m_name << " , age : " << s.m_age << " ; ";return out;
}int main() {// 验证 有参构造函数Array<Student> array(3);Student s0("Tom", 18), s1("Jerry", 12), s2("Jack", 16);array[0] = s0;array[1] = s1;array[2] = s2;// 遍历数组 打印数组元素for (int i = 0; i < 3; i++) {array[i].printT();}cout << array << endl;// 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行system("pause");return 0;
}

4、执行结果

执行结果 :

 调用有参构造函数
name : Tom , age : 18
name : Jerry , age : 12
name : Jack , age : 16
name : Tom , age : 18 ;  name : Jerry , age : 12 ;  name : Jack , age : 16 ;Press any key to continue . . .