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news 2025/11/8 0:09:55

企业网站域名注册查询,wordpress中文免费主题下载,百度排名点击器,如何查看网站使用什么程序做的之前我们使用已经设计好的类学习对应的知识点这一节，我们讲一下怎么设计一个类这里以一个生成数组类为示例，这个类能够实现下面的功能： 1. 初始化数组； 2. 输入数组的元素个数和值生成类； 3. 返回元素个数&#xf…

之前我们使用已经设计好的类学习对应的知识点

这一节，我们讲一下怎么设计一个类

这里以一个生成数组类为示例，这个类能够实现下面的功能：
1. 初始化数组；
2. 输入数组的元素个数和值生成类；
3. 返回元素个数；
4. 重写下标运算符；
5. 析构函数；
6. 限制隐式转化；
7. 可以复制数组；
8. 可以重新改变数组的个数；
9. 检查数组数据是否溢出

好，为了完成上面的功能，我们一步一步的完善代码。

1、初始版本

//初始版本
#ifndef ___Class_IntArray
#define ___Class_IntArray//==== 整数数组类====//
class IntArray {int nelem;       // 数组的元素个数int* vec;        // 指向第一个元素的指针public://--- 构造函数 ---//IntArray(int size) : nelem(size) { //格式参照成员初始化器vec = new int[nelem]; //创建动态数组}//--- 返回元素个数 ---//int size() const { return nelem; }//--- 下标运算符 ---//int& operator[](int i) { return vec[i]; }
};#endif

这里用到的知识点有：
1. 成员初始化器
2. 动态创建数组

在这里如果我使用IntArrary x[5]这个命令的话，那么在内存中，会执行下面的动作，如图所示：
数组的建立
使用成员初始化器 nelem(size) 把数据成员 nelem 初始化为 5。然后，执行构造函数体，把指向由 new 运算符分配的 nelem 个元素的存储空间中的第一个元素的指针赋给 vec。

在这里，新的知识点有：

1.1 重载下标运算符

现在我们来重点讲解一下您提供的代码中下标运算符 [ ]的重载。

这是整个 IntArray类实现能够像内置数组一样使用的关键所在。

核心代码行

int& operator[](int i) { return vec[i]; }

operator[ ]: 这是C++中用于重载下标运算符的固定语法。当编译器看到对一个对象使用[ ]时，就会自动寻找并调用这个成员函数。

参数 (int i): 这是 [ ]括号内的索引值。例如，当你写 arr[5]时，5就会作为参数 i传递给这个函数。

返回值 int&: 这是最关键的部分。它表示这个函数返回一个指向数组中第 i个元素的引用。（在复数类中，返回引用的是类名，在这里不是，返回类名是为了实现链式调用 (Chaining)，而我们直接返回）这里的 &符号是类型修饰符，它和前面的 int结合在一起，共同构成了一个新的类型——“对整数的引用” (int&)。

2. 显式创建对象与销毁对象

在上个版本中，如果使用这个数组类创建的对象，在声明周期结束后，需要手动销毁数组主体。如下图所示：
初始版本&是生命周期
为了解决这个问题，我们可以使用以下方案：

显式构造函数：添加explicit关键字，防止编译器进行隐式类型转换，避免意外的构造行为，提高代码安全性。
析构函数：释放动态分配的内存，防止内存泄漏。

代码如下：

// 整数数组类 IntArray (第2版)
#ifndef ___Class_IntArray
#define ___Class_IntArray//===== 整数数组类 ======
class IntArray {int nelem;     // 数组的元素个数int* vec;      // 指向第一个元素的指针public://--- 显式构造函数 ---//explicit IntArray(int size) : nelem(size) { vec = new int[nelem]; }//--- 析构函数 ---//~IntArray() { delete[] vec; }//--- 返回元素个数 ---//int size() const { return nelem; }//--- 下标运算符 ---//int& operator[](int i) { return vec[i]; }
};#endif

2.1 显式构造函数

在 C++ 中，explicit关键字用于修饰单参数构造函数（或可以仅用一个参数调用的构造函数），它的主要作用是防止编译器进行隐式类型转换，从而提高代码的安全性和可读性。
如果没有显示构造函数，那么这句代码可能会被误解为使用整数初始化数组,其实这句代码实际运行中是创建了5个元素的数组，这并不符合c++实际使用习惯。

IntArray a = 5;//// 看起来像赋值，实际上是构造

如果使用了显式构造函数，就只能使用清晰的语义建立数组：

IntArray arr(5);   // 明确调用构造函数
IntArray arr = IntArray(5);  // 显式构造

2.2. 析构函数

作用：在对象被销毁时自动调用，用于释放资源（如内存、文件句柄、网络连接等）。

语法：~类名()，没有返回值，不能带参数。

加上了析构函数之后，数组对象的生命周期如下图所示：
析构函数销毁对象

3. 实现数组复制功能和赋值运算符能

3.1复制构造函数

作用：用另一个同类型对象初始化新对象。

关键点：

检查自赋值：if(&x == this)。防止用自己初始化自己（虽然罕见，但需防范）
若非自赋值：
分配新内存：vec = new int[nelem];
深拷贝数据：for循环逐元素复制

//---- 复制构造函数 ----
IntArray::IntArray(const IntArray& x)
{if (&x == this) {// 如果初始化为自己nelem = 0;vec = NULL;} else {nelem = x.nelem;vec = new int[nelem];for (int i = 0; i < nelem; i++)vec[i] = x.vec[i];}
}

3.2赋值运算符

作用：将一个对象的值赋给另一个已存在的对象。

关键点：

检查自赋值：if(&x != this)。核心安全措施，防止delete[]自己的内存
若非自赋值：
检查大小是否相同：if(nelem != x.nelem)
若不同，先delete[]释放旧内存，再按新大小new分配
深拷贝数据：for循环逐元素复制
返回*this：支持链式赋值（如a = b = c）

//---- 赋值运算符 ----//
IntArray& IntArray::operator=(const IntArray& x)
{if (&x != this) {//检查自赋值if (nelem != x.nelem) {//检查大小是否相同delete[] vec;//释放旧内存nelem = x.nelem;vec = new int[nelem];//分配数据}for (int i = 0; i < nelem; i++) {vec[i] = x.vec[i];//深拷贝数据}}return *this;
}

4.异常处理

如果我们想要给下标溢出进行警告，可以这样做：

// 代码清单14-8
// IntArray04/IntArray.h
// 整数数组类 IntArray(第4版:头文件)#ifndef ___Class_IntArray
#define ___Class_IntArray// 整数数组类
class IntArray {int nelem; // 数组的元素个数int* vec;  // 指向第一个元素的指针public:// 下标范围错误class IdxRngErr {private:const IntArray* ident;int idx;public:IdxRngErr(const IntArray* p, int i) : ident(p), idx(i) { }int index() const { return idx; }};//各类函数。。。。// 下标运算符int& operator[](int i) {if (i < 0 || i >= nelem)throw IdxRngErr(this, i); // 抛出下标范围错误return vec[i];}// const 版下标运算符const int& operator[](int i) const {if (i < 0 || i >= nelem)throw IdxRngErr(this, i); // 抛出下标范围错误return vec[i];}
};#endif

这样使用：

#include <new>
#include <iostream>
#include "IntArray.h"
using namespace std;//--- 对元素个数为size的数组的前num个数据赋值并显示 ---
void f(int size, int num) {try {IntArray x(size);for (int i = 0; i < num; i++) {x[i] = i;cout << "x[" << i << "] = " << x[i] << '\n';}} catch (IntArray::IdxRngErr& x) {cout << "下标溢出：" << x.index() << '\n';return;} catch (bad_alloc) {cout << "内存分配失败。\n";exit(1);}
}int main() {int size, num;cout << "元素个数：";cin >> size;cout << "数据个数：";cin >> num;f(size, num);cout << "main函数结束。\n";
}

发生异常的时候，代码是按照下面的步骤运行的：

1.抛出异常：当 operator[]发现下标越界，它立刻“按下警报按钮” —— throw IdxRngErr(this, i);。

this告诉警报系统：“数组A出现了问题！”i告诉警报系统：“下标5出现了问题！”

2.警报信息生成（构造函数）：构造函数就是那个生成警报信息的机器。它接收“数组位置”和“下标号”，然后把这些信息刻在一块牌子上（即初始化 ident和 idx）。

3.catch 块相应：catch块接到这块牌子，一看就知道是数组a和下标5出现了问题，然后他们就可以直接调用 x.index()去精准灭火（处理错误）。

其中，IdxRngErr错误是是由 IntArray类的 operator[]（下标访问运算符）抛出的。bad_alloc是由 C++ 标准库中的 new操作符抛出的异常。

5.全部代码

5.1 头文件

#ifndef ___Class_IntArray
#define ___Class_IntArray// 整数数组类
class IntArray {int nelem;      // 数组的元素个数int* vec;       // 指向第一个元素的指针public:// 下标范围错误class IdxRngErr {private:const IntArray* ident;int idx;public:IdxRngErr(const IntArray* p, int i) : ident(p), idx(i) { }int index() const { return idx; }};// 显式构造函数explicit IntArray(int size) : nelem(size) { vec = new int[nelem]; }// 复制构造函数IntArray(const IntArray& x);// 析构函数~IntArray() { delete[] vec; }// 返回元素个数int size() const { return nelem; }// 赋值运算符IntArray& operator=(const IntArray& x);// 下标运算符int& operator[](int i) {if (i < 0 || i >= nelem) throw IdxRngErr(this, i); // 抛出下标范围错误return vec[i];}// const 版下标运算符const int& operator[](int i) const {if (i < 0 || i >= nelem) throw IdxRngErr(this, i); // 抛出下标范围错误return vec[i];}
};#endif

5.2 源文件

// 整数数组类（第3版：源文件）#include <cstddef>
#include "IntArray.h"//--- 复制构造函数 ---
IntArray::IntArray(const IntArray& x)
{if (&x == this) {           // 如果初始化器是自己nelem = 0;              // 则将元素个数设为0vec = NULL;             // 将数组指针设为NULL} else {nelem = x.nelem;        // 使元素个数与x相同vec = new int[nelem];   // 分配空间for (int i = 0; i < nelem; i++)vec[i] = x.vec[i];  // 复制所有元素}
}//--- 赋值运算符 ---
IntArray& IntArray::operator=(const IntArray& x)
{if (&x != this) {           // 如果赋值源不是自己if (nelem != x.nelem) { // 如果元素个数不同delete[] vec;       // 就释放已经确保的空间nelem = x.nelem;    // 更新元素个数vec = new int[nelem]; // 重新分配空间}for (int i = 0; i < nelem; i++)vec[i] = x.vec[i];  // 复制所有元素}return *this;               // 返回赋值对象
}

5.3 测试用例

//整数数组类 IntArray(第4版)的使用例程
#include <new>
#include <iostream>
#include "IntArray.h"
using namespace std;//对元素个数为 size的数组的前 num个数据赋值并显示
void f(int size, int num) {try {IntArray x(size);for (int i = 0; i < num; i++) {x[i] = i;cout << "x[" << i << "] = " << x[i] << "\n";}}catch (IntArray::IdxRngErr & x) {cout << "下标溢出：" << x.index() <<'\n';return;}catch (bad_alloc) {cout << "内存分配失败。\n";exit(1);}
}int main()
{int size, num;cout << "元素个数：";cin >> size;cout << "数据个数：";cin >> num;f(size, num);cout << "main函数结束。\n";
}