Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

Конструктор копий класса Message копирует переменные-члены данного объекта:

Message::Message(const Message &m):

 contents(m.contents), folders(m.folders) {

 add_to_Folders(m); // добавить это сообщение в папки, на которые

                    // указывает m

}

А также вызывает функцию add_to_Folders(), чтобы добавить указатель на недавно созданный объект класса Message каждому объекту класса Folder, который содержит оригинал сообщения.

Деструктор класса Message

При удалении объекта класса Message следует удалить это сообщение из папок, которые указывают на него. Это общее действие с оператором присвоения копии, поэтому определим для этого общую функцию:

// удалить это сообщение из соответствующих папок

void Message::remove_from_Folders() {

 for (auto f : folders) // для каждого указателя в folders

  f->remMsg(this);      // удалить это сообщение из данной папки

}

Реализация функции remove_from_Folders() подобна таковой у функции add_to_Folders(), за исключением того, что она использует функцию remMsg() для удаления текущего сообщения.

При наличии функции remove_from_Folders() написать деструктор несложно:

Message::~Message() {

 remove_from_Folders();

}

Вызов функции remove_from_Folders() гарантирует отсутствие у объектов класса Folder указателей на удаленный объект класса Message. Компилятор автоматически вызывает деструктор класса string для освобождения объекта contents, а деструктор класса set освобождает память, используемую элементами набора.

Оператор присвоения копии класса Message

Как обычно, оператор присвоения и оператор присвоения копии класса Folder должны выполнять действия конструктора копий и деструктора. Как всегда, крайне важно структурировать свой код так, чтобы он выполнялся правильно, даже если операнды слева и справа — тот же объект.

В данном случае защита против присвоения самому себе осуществляется за счет удаления указателей на это сообщение из папок левого операнда прежде, чем вставить указатели в папки правого операнда:

Messages Message::operator=(const Message &rhs) {

 // отработать присвоение себе самому, удаляя указатели прежде вставки

 remove_from_Folders();   // обновить существующие папки

 contents = rhs.contents; // копировать содержимое сообщения из rhs

 folders = rhs.folders;   // копировать указатели Folder из rhs

 add_to_Folders(rhs);     // добавить это сообщение к данным папкам

 return *this;

}

Если левый и правый операнды — тот же объект, то у них тот же адрес. Если вызвать функцию remove_from_Folders() после вызова функции add_to_Folders(), это сообщение будет удалено изо всех соответствующих ему папок.

Функция swap() класса Message

Библиотека определяет версии функции swap() для классов string и set (см. раздел 9.2.5). В результате класс Message извлечет пользу из определения собственной версии функции swap(). При определении специфической для класса Message версии функции swap() можно избежать лишних копирований членов contents и folders.

Но наша функция swap() должна также управлять указателями Folder, которые указывают на обмениваемые сообщения. После такого вызова, как swap(m1, m2), указатели Folder, указывающие на объект m1, должны теперь указать на объект m2, и наоборот.

Для управления указателями Folder осуществляются два прохода по всем элементам folders. Первый проход удалит сообщения из соответствующих папок. Затем вызов функции swap() совершит обмен переменных-членов. Второй проход по элементам folders добавляет указатели на обмениваемые сообщения:

void swap(Message &lhs, Message &rhs) {

 using std::swap; // в данном случае не обязательно, но привычка

                  // хорошая

 // удалить указатели на каждое сообщение из их (оригинальных) папок

 for (auto f: lhs.folders)

  f->remMsg(&lhs);

 for (auto f: rhs.folders)

  f->remMsg(&rhs); // обмен наборов указателей contents и folders

 swap(lhs.folders, rhs.folders);   // использует swap(set&, set&)

 swap(lhs.contents, rhs.contents); // swap(string&, string&)

 // добавляет указатели на каждое сообщение в их (новые) папки

 for (auto f: lhs.folders)

  f->addMsg(&lhs);

 for (auto f: rhs.folders)

  f->addMsg(&rhs);

}

Упражнения раздела 13.4

Упражнение 13.33. Почему параметр функций-членов save() и remove() класса Message имеет тип Folder&? Почему этот параметр не определен как Folder или const Folder&?

Упражнение 13.34. Напишите класс Message, как описано в этом разделе.

Упражнение 13.35. Что случилось бы, используй класс Message синтезируемые версии функций-членов управления копированием?

Упражнение 13.36. Разработайте и реализуйте соответствующий класс Folder. Этот класс должен содержать набор указателей на сообщения в той папке.

Упражнение 13.37. Добавьте в класс Message функции-члены удаления и вставки заданного Folder* в folders. Эти члены аналогичны функциям-членам addMsg() и remMsg() класса Folder.

Упражнение 13.38. Для определения оператора присвоения класса Message не использовалась технология копирования и обмена. Почему, по вашему?

13.5. Классы, управляющие динамической памятью

Некоторые классы должны резервировать переменный объем памяти во время выполнения. Такие классы зачастую способны (а если способны, то обычно обязаны) использовать библиотечный контейнер для хранения данных. Например, для хранения своих элементов класс StrBlob использует вектор.

Но эта стратегия срабатывает не для каждого класса; некоторые из них должны самостоятельно резервировать память. Обычно такие классы определяют собственные функции-члены управления копированием, чтобы управлять памятью, которую они резервируют.

В качестве примера реализуем упрощенную версию библиотечного класса vector. Кроме прочих упрощений, этот класс не будет шаблоном, он сможет хранить только строки. Поэтому назовем этот класс StrVec.

Проект класса StrVec

Как уже упоминалось, класс vector хранит свои элементы в непрерывном хранилище. Для повышения производительности класс vector предварительно резервирует хранилище, размер которого превосходит необходимое количество элементов (см. раздел 9.4). Каждая добавляющая элементы функция-член вектора проверяет наличие доступного пространства для следующего элемента. Если это так, элемент размещается в следующей доступной ячейке. Если места нет, вектор пересоздается: он резервирует новое пространство, перемещает в него существующие элементы, освобождает прежнее пространство и добавляет новый элемент.

Подобную стратегию и будем использовать в классе StrVec. Для получения пустой памяти используем класс allocator (см. раздел 12.2.2). Поскольку резервируемая классом allocator память пуста, используем его функцию-член construct() для создания объектов в этом пространстве, когда необходимо добавить новый элемент. Точно так же при удалении элемента используем его функцию-член destroy().

У каждого объекта класса StrVec будет три указателя на пространство, используемое для хранения его элементов:

• указатель elements на первый элемент в зарезервированной памяти;

• указатель first_free на следующий элемент после фактически последнего;

• указатель cap на следующий элемент после конца зарезервированной памяти.

Значение этих указателей представлено на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Стратегия резервирования памяти класса StrVec

Кроме этих указателей, класс StrVec будет иметь переменную-член alloc типа allocator<string> для резервирования памяти, используемой классом StrVec. У класса также будет четыре вспомогательных функции.

• Функция alloc_n_copy() будет резервировать пространство и копировать заданный диапазон элементов.

• Функция free() будет удалять созданные элементы и освобождать пространство.

• Функция chk_n_alloc() будет гарантировать наличие достаточного места для добавления по крайней мере еще одного элемента в вектор StrVec. Если места для следующего элемента нет, то функция chk_n_alloc() вызовет функцию reallocate() для резервирования большего пространства.