C++函数模板案例--数组封装

目录

一、数组封装的需求

案例描述:

二、实操 

创建.hpp文件，编写数组类。

浅拷贝危害

拷贝构造函数

“==”重载

尾插法

尾删法

“[]"重载 

 返回数组容量、大小

完整代码

 编写.cpp文件，对自定义数组进行测试。

打印数组函数

 test01测试函数

测试自定数据类型 

       新建自定义数据类型

       打印自定义数据类型函数

test02测试函数

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一、数组封装的需求

案例描述:

实现一个通用的数组类，要求如下: 

• 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
• 将数组中的数据存储到堆区
• 构造函数中可以传入数组的容量
• 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
• 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和册删除
• 可以通过下标的方式访问数组中的元素
• 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

二、实操 

.hpp 文件（以及头文件）在 C++ 编程中发挥着至关重要的作用，它们有助于组织代码、提高可维护性、促进代码重用和减少错误。

创建.hpp文件，编写数组类。

//自己通用的数组类
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>template<class T>
class MyArray
{
public://有参构造 参数 容量MyArray(int capacity){cout << "MyArray有参构造调用" << endl;//构造函数是否正常运行this->m_Capacity = capacity;this->m_Size = 0;this->pAddress = new T[this->m_Capacity];}//拷贝构造MyArray(const MyArray& arr);//operator= 防止浅拷贝问题 a = b = cMyArray& operator=(const MyArray& arr);//尾插法void Push_Back(const T & val);//尾删法void Pop_Back();//析构函数~MyArray(){if (this->pAddress != NULL){cout << "MyArray析构调用" << endl;delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;}}private:T* pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组int m_Capacity;//数组容量int m_Size;//数组大小};

浅拷贝危害

       浅拷贝的危害主要源于其对资源管理的不当处理。在C++中，浅拷贝仅仅是复制对象的指针，而不是复制指针所指向的实际内容。这意味着，如果有两个对象通过浅拷贝共享同一块资源（例如动态分配的内存），当一个对象销毁时，它可能会释放这块资源。然而，此时另一个对象仍然持有指向这块已被释放资源的指针，并可能继续尝试访问或操作它。

       这种情况可能导致严重的问题，如访问违规或空指针异常。更糟糕的是，如果这块被释放的资源被其他代码重新分配并修改，那么原来的对象可能会在不知情的情况下操作错误的数据，从而导致程序崩溃或数据损坏。

       为了避免浅拷贝带来的这些问题，通常建议使用深拷贝。深拷贝会复制对象所持有的所有资源，确保每个对象都拥有自己独立的资源副本。这样，当一个对象销毁时，它只会释放自己的资源，而不会影响到其他对象。

       因此，在编写涉及资源管理的C++代码时，需要特别注意拷贝构造函数和赋值操作符的实现，确保它们正确地处理资源的复制和销毁，避免浅拷贝带来的潜在危害。

如果不提供拷贝构造（编译器默认浅拷贝）和重载等候，在后续的数组操作中，会出现浅拷贝带来的错误。 所以需要提供我们自己的拷贝构造函数同时也要重载等号，以及提供后续数组存入数据的方法。

拷贝构造函数

//拷贝构造
MyArray(const MyArray& arr)
{cout << "MyArray拷贝构造调用" << endl;this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;//this->pAddress = arr.pAddress;//深拷贝this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];//将arr中的数据都拷贝过来for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}
}

“==”重载

//operator= 防止浅拷贝问题 a = b = c
MyArray& operator=(const MyArray& arr)
{cout << "MyArray等号构造调用" << endl;//先判断原来堆区是否有数据，如果有先释放if (this->pAddress != NULL){delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;this->m_Capacity = 0;this->m_Size = 0;}//深拷贝this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}return *this;
}

尾插法

	//尾插法void Push_Back(const T & val){//判断容量是否等于大小if (this->m_Capacity == this->m_Size){return;}this->pAddress[this->m_Size] = val;//在数组末尾插入数据this->m_Size++;//更新数组大小}

尾删法

//尾删法
void Pop_Back()
{//让用户访问不到最后一个元素，即为尾删，逻辑删除if (this->m_Size == 0){return;}this->m_Size--;
}

“[]"重载 

//通过下标的方式访问数组中的元素 arr[0] = 100
T& operator[](int index)
{return this->pAddress[index];
}

 返回数组容量、大小

	//返回数组容量int getCapacity(){return this->m_Capacity;}//返回数组大小int getSize(){return this->m_Size;}

完整代码

//自己通用的数组类
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>template<class T>
class MyArray
{
public://有参构造 参数 容量MyArray(int capacity){cout << "MyArray有参构造调用" << endl;this->m_Capacity = capacity;this->m_Size = 0;this->pAddress = new T[this->m_Capacity];}//拷贝构造MyArray(const MyArray& arr){cout << "MyArray拷贝构造调用" << endl;this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;//this->pAddress = arr.pAddress;//深拷贝this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];//将arr中的数据都拷贝过来for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}}//operator= 防止浅拷贝问题 a = b = cMyArray& operator=(const MyArray& arr){cout << "MyArray等号构造调用" << endl;//先判断原来堆区是否有数据，如果有先释放if (this->pAddress != NULL){delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;this->m_Capacity = 0;this->m_Size = 0;}//深拷贝this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}return *this;}//尾插法void Push_Back(const T & val){//判断容量是否等于大小if (this->m_Capacity == this->m_Size){return;}this->pAddress[this->m_Size] = val;//在数组末尾插入数据this->m_Size++;//更新数组大小}//尾删法void Pop_Back(){//让用户访问不到最后一个元素，即为尾删，逻辑删除if (this->m_Size == 0){return;}this->m_Size--;}//通过下标的方式访问数组中的元素 arr[0] = 100T& operator[](int index){return this->pAddress[index];}//返回数组容量int getCapacity(){return this->m_Capacity;}//返回数组大小int getSize(){return this->m_Size;}//析构函数~MyArray(){if (this->pAddress != NULL){cout << "MyArray析构调用" << endl;delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;}}private:T* pAddress;//指针指向堆区开辟的真实数组int m_Capacity;//数组容量int m_Size;//数组大小};

 编写.cpp文件，对自定义数组进行测试。

打印数组函数

void printIntArray(MyArray<int>&arr)
{for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++){cout << arr[i] << endl;}
}

 test01测试函数

void test01()
{MyArray <int>arr1(5);for (int i = 0; i < 5; i++){//利用尾插法向数组中插入数据arr1.Push_Back(i);}cout << "arr1的打印输出为：" << endl;printIntArray(arr1);cout << "arr1的容量：" << arr1.getCapacity() << endl;cout << "arr1的大小：" << arr1.getSize() << endl;MyArray<int>arr2(arr1);cout << "arr2的打印输出为：" << endl;printIntArray(arr2);arr2.Pop_Back();cout << "arr2尾删后：" << endl;cout << "arr1的容量：" << arr2.getCapacity() << endl;cout << "arr1的大小：" << arr2.getSize() << endl;/*MyArray<int>arr2(arr1);MyArray<int>arr3(100);arr3 = arr1;*/
}

测试自定数据类型 

       新建自定义数据类型

class Person
{
public:Person() {};Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;
};

       打印自定义数据类型函数

void printPersonArray(MyArray<Person>& arr)
{for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++){cout << "姓名: " << arr[i].m_Name << "年龄：" << arr[i].m_Age << endl;}
}

test02测试函数

void test02()
{MyArray<Person>arr(10);Person p1("孙悟空", 999);Person p2("汉斯小尼姑", 12);Person p3("韩信", 22);Person p4("赵云", 20);Person p5("李欣", 30);//将数据插入到数组中arr.Push_Back(p1);arr.Push_Back(p2);arr.Push_Back(p3);arr.Push_Back(p4);arr.Push_Back(p5);//打印数组printPersonArray(arr);//输出容量cout << "arr容量为：" << arr.getCapacity() << endl;//大小cout << "arr大小为：" << arr.getSize() << endl;
}

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