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wzjs 2025/8/31 6:41:00

免费域名网站黄,华辰合肥企业展厅设计公司,南平抖音搜索排名seo软件,要怎么做网站目录成员访问运算符两层结构下的使用三层结构下的使用（难点） 内存分析成员访问运算符成员访问运算符包括箭头访问运算符 -> 和解引用运算符 * ，它们是指针操作最常用的两个运算符。我们先来看箭头运算符 -> 箭头运算符只能以…

成员访问运算符

两层结构下的使用

三层结构下的使用（难点）

内存分析

成员访问运算符

成员访问运算符包括箭头访问运算符 -> 和解引用运算符 * ，它们是指针操作最常用的两个运算符。我们先来看箭头运算符 ->

箭头运算符只能以成员函数的形式重载，其返回值必须是一个指针或者重载了箭头运算符的对象。来看下例子：

两层结构下的使用

例子：建立一个双层的结构，MiddleLayer含有一个Data*型的数据成员

栈帧结束，栈帧结束，ml会调用析构函数，会delete _pdata 空间所以 ml 管理的对象至少应该在堆上的空间

Data*原生指针的用法如下，需要关注堆空间资源的回收

Data * p = new Data();
p->getData();
(*p).getData();
delete p;
p = nullptr;

如果用这种方式创建MiddleLayer对象，我们发现不需要手动delet pdata，并没有发生内存泄露，反而手动delet pdata后会有double free的问题

因为MiddleLayer对象实际上对堆上Data对象形成了接管。当函数栈帧结束会自动调用析构函数将堆上的空间回收，所以如果再次手动调用delete pdata 会出现double free的问题。

当然，也可以让Middlelayer对象自己管理一个Data对象，这样就不会出现那种情况了。

需求：希望实现一个这样的效果，创建MiddleLayer对象ml，让ml对象可以使用箭头运算符去调用Data类的成员函数getData

MiddleLayer ml(new Data);
cout << ml->getData() << endl;

箭头运算符无法应对MiddleLayer对象，那么可以定义箭头运算符重载函数。

首先不用考虑重载形式，箭头运算符必须以成员函数形式重载；
然后考虑返回类型，返回值需要使用箭头运算符调用getData函数，而原生的用法只有Data* 才能这么用，所以返回值应该是一个Data* ，此时应该直接返回 _pdata；
同时考虑到一个问题：MiddleLayer的数据成员是一个Data*，创建MiddleLayer对象时初始化这个指针，让其指向了堆上的Data对象，那么还应该补充析构函数使MiddleLayer对象销毁时能够回收这片堆上的资源。

Data* operator->(){return _pdata;
}

思考，解引用运算符应该如何重载能够实现同样的效果呢？直接使用MiddleLayer对象模仿Data*指针去访问getData函数

当我们完成了以上的需求后，还有一件“神奇”的事情，使用的语句中有new没有delete，但是检查发现并没有内存泄漏

原因：ml本身是一个局部对象，因为重载了箭头运算符和解引用运算符，所以看起来像个指针，也可以像指针一样进行使用，但是这个对象在栈帧结束时会自动销毁，自动调用析构函数回收了它的数据成员所申请的堆空间

实际上，这就是智能指针的雏形：其思想就是通过对象的生命周期来管理资源。

下面为测试代码，可以自行进行测试

#include<iostream>
using namespace std;
class Data {
public ://构造函数Data(){cout << "Data()" << endl;}Data(int x):_data(x){cout << "Data(int)" << endl;}int get()const { return _data; }~Data() { cout << "~Data()" << endl; }
private:int _data = 10;
};class middlelayer {
public:middlelayer(Data* p):_pdata(p){cout << "middlelayer(Data*)" << endl;}~middlelayer() {if (_pdata) {delete _pdata;_pdata = nullptr;}}Data * operator->(){return _pdata;}//要返回一个data对象，才可以用点来Data& operator* (){return *_pdata;}
private:Data* _pdata;
};void test()
{//下面两行代码会出错，因为栈帧结束，ml会调用析构函数，所以ml管理的对象至少应该在堆上的空间/*Data d1;middlelayer ml( &d1);*///不建议这样使用，//因为如果手动的通过p1指针来回收堆上的Data对象空间//会出现double free的问题Data* p1 = new Data();cout << p1->get() << endl;cout << (*p1).get() << endl;middlelayer ml(p1);//delete p1;
}
void test1()
{Data* p1 = new Data();cout << p1->get() << endl;cout << (*p1).get() << endl;delete p1;//智能指针的雏形//利用局部对象的生命周期管理堆上的资源//ml是middlelayer类对象，不是指针//但是可以像原生的data* 指针一样使用箭头运算符和解引用运算符//访问data的成员//并且，不需要像原生的指针一样去手动调用回收堆上的data空阿金middlelayer ml(new Data());//为什么可以进行重载呢，因为middlelayer底层的原型就是data类型cout << ml->get() << endl;//如下是middlelayer使用箭头运算符访问data类成员函数的本质形式//ml对象调用operator->函数，返回值是一个Data*//编译器自动加上了一个->原生的箭头运算符cout << ml.operator->()->get() << endl;cout << (*ml).get() << endl;cout << ml.operator*().get() << endl;//本质形式
}
int main()
{test1();return 0;
}

三层结构下的使用（难点）

拓展思考：那么如果结构再加一层，引入一个ThirdLayer类

创建ThirdLayer对象时注意避免这样的错误

注意：应该让ThirdLayer底层的指针管理一个堆上的MiddleLayer对象

希望实现如下使用方式，思考一下应该如何对ThirdLayer进行对应的运算符重载

ThirdLayer tl(new MiddleLayer(new Data));
cout << tl->getData() << endl;
cout << (*(*tl)).getData() << endl;

在ThirdLayer类中定义这两个成员函数

—— 在使用时就可以这样用

箭头运算符的使用：

解引用运算符的使用：

拓展思考：如果解引用的使用也希望和箭头运算符一样，一步到位，又该如何实现

ThirdLayer tl(new MiddleLayer(new Data));
cout << (*tl).getData() << endl;

如下三种return的形式都可以实现。

内存分析

三层的结构比较复杂，我们可以通过内存图的方式进行分析。

ThirdLayer对象的创建

ThirdLayer tl(new MiddleLayer(new Data));

实际上的内存结构如图

创建和销毁的过程：

创建tl对象时，调用ThirdLayer的构造函数，在ThirdLayer构造函数的参数初始化过程中调用MiddleLayer的构造函数，在ThirdLayer构造函数的参数初始化过程调用Data的构造。

Data构造完才能完成MiddleLayer的指针数据成员初始化，MiddleLayer创建完毕，才能完成ThirdLayer的指针数据成员初始化。

tl销毁时，马上调用ThirdLayer的析构，执行delete _pml时，第一步调用MiddleLayer的析构，在这个过程中，会delete _pdata，会调用Data的析构函数。

由于构造函数打印信息语句只能在函数体中，所以呈现出如下结果

下面为测试代码，可以自行测试

#include<iostream>
using namespace std;
class Data {
public ://构造函数Data(){cout << "Data()" << endl;}Data(int x):_data(x){cout << "Data(int)" << endl;}int get()const { return _data; }~Data() { cout << "~Data()" << endl; }
private:int _data = 10;
};class middlelayer {
public:middlelayer(Data* p):_pdata(p){cout << "middlelayer(Data*)" << endl;}~middlelayer() {cout << "~middlelayer()" << endl;if (_pdata) {delete _pdata;_pdata = nullptr;}}Data * operator->(){return _pdata;}//要返回一个data对象，才可以用点来Data& operator* (){return *_pdata;}friend class thirdlayer;
private:Data* _pdata;
};class thirdlayer {
public:thirdlayer(middlelayer* ml):_pml(ml){cout << "thirdlayer(middlelayer *)" << endl;}~thirdlayer() {cout << "~thirdlayer()" << endl;if (_pml){delete _pml;_pml = nullptr;}}//返回middlelayer对象，因为middlelayer对象对->进行了重载middlelayer& operator ->(){return *_pml;}//1.一步一步解引用/*middlelayer& operator*(){return *_pml;}*///2.一步到位解引用Data& operator*(){//从thirdlayer出发只能得到middlelayer对象//由于middlelayer对象已经对解引用运算符进行了初始化进行过重载//所以可以直接通过对middlelayer对象解引用得到data对象//return *(*_pml);//return (*_pml).operator*();//从内存的角度//_pml存储的是middlelayer，通过middlelayer访问data的地址，但是要将thirdlayer声明为middlelayer的友元类才能访问私有成员return *((*_pml)._pdata);}
private:middlelayer* _pml;
};void test()
{//下面两行代码会出错，因为栈帧结束，ml会调用析构函数，所以ml管理的对象至少应该在堆上的空间/*Data d1;middlelayer ml( &d1);*///不建议这样使用，//因为如果手动的通过p1指针来回收堆上的Data对象空间//会出现double free的问题Data* p1 = new Data();cout << p1->get() << endl;cout << (*p1).get() << endl;middlelayer ml(p1);//delete p1;
}
void test1()
{Data* p1 = new Data();cout << p1->get() << endl;cout << (*p1).get() << endl;delete p1;//智能指针的雏形//利用局部对象的生命周期管理堆上的资源//ml是middlelayer类对象，不是指针//但是可以像原生的data* 指针一样使用箭头运算符和解引用运算符//访问data的成员//并且，不需要像原生的指针一样去手动调用回收堆上的data空阿金middlelayer ml(new Data());//为什么可以进行重载呢，因为middlelayer底层的原型就是data类型cout << ml->get() << endl;//如下是middlelayer使用箭头运算符访问data类成员函数的本质形式//ml对象调用operator->函数，返回值是一个Data*//编译器自动加上了一个->（原生的箭头运算符）cout << ml.operator->()->get() << endl;cout << (*ml).get() << endl;cout << ml.operator*().get() << endl;//本质形式//是不可以的，和上面原因是一样的，因为tl是指向在栈上的空间，但是函数栈帧销毁的时候会调用delete，会出现错误//thirdlayer tl(&ml);}void test2()
{//调用tl的构造函数在调用middlelayer的构造函数在调用Data的构造函数，当data构造完成，后middlelayer构造完成，tl才能构造完成//就和递归很像thirdlayer tl(new middlelayer(new Data()));//tl调用operator->函数，返回值是其管理的middlelayer对象//由于middlelayer类中已经有对->运算符进行了重载//所以middlelayer对象可以直接使用->运算符访问data类中的成员//本质上就是调用了middlelayer的operator->函数cout << (tl.operator->()).operator->()->get() << endl;cout << (tl.operator->())->get() << endl;cout << tl->get() << endl;//1.一步一步解引用//因为middlelayer类已经对*运算符进行了重载//所以对third对象解引用只需要得到一个middlelayer对象/*cout << ((tl.operator*()).operator*()).get() << endl;cout << (*(*tl)).get() << endl;cout << (*(tl.operator*())).get() << endl;*///2.一步解引用cout << (*tl).get() << endl;cout << (tl.operator*()).get() << endl;
}
int main()
{test2();return 0;
}

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