-含有指針成員的類的拷貝

題目：下面是一個(gè)數(shù)組類的聲明與實(shí)現(xiàn)。請分析這個(gè)類有什么問題，并針對存在的問題提出幾種解決方案。

template class Array

{

public:

Array(unsigned arraySize):data(0), size(arraySize)

{

if(size > 0)

data = new T[size];

}

~Array()

{

if(data) delete[] data;

}

void setValue(unsigned index, const T& value)

{

if(index < size)

data[index] = value;

}

T getValue(unsigned index) const

{

if(index < size)

return data[index];

else

return T();

}

private:

T* data;

unsigned size;

};

分析：我們注意在類的內(nèi)部封裝了用來存儲(chǔ)數(shù)組數(shù)據(jù)的指針。軟件存在的大部分問題通常都可以歸結(jié)指針的不正確處理。

這個(gè)類只提供了一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，而沒有定義構(gòu)造拷貝函數(shù)和重載拷貝運(yùn)算符函數(shù)。當(dāng)這個(gè)類的用戶按照下面的方式聲明并實(shí)例化該類的一個(gè)實(shí)例

Array A(10);

Array B(A);

或者按照下面的方式把該類的一個(gè)實(shí)例賦值給另外一個(gè)實(shí)例

Array A(10);

Array B(10);

B=A;

編譯器將調(diào)用其自動(dòng)生成的構(gòu)造拷貝函數(shù)或者拷貝運(yùn)算符的重載函數(shù)。在編譯器生成的缺省的構(gòu)造拷貝函數(shù)和拷貝運(yùn)算符的重載函數(shù)，對指針實(shí)行的是按位拷貝，僅僅只是拷貝指針的地址，而不會(huì)拷貝指針的內(nèi)容。因此在執(zhí)行完前面的代碼之后，A.data和B.data指向的同一地址。當(dāng)A或者B中任意一個(gè)結(jié)束其生命周期調(diào)用析構(gòu)函數(shù)時(shí)，會(huì)刪除data。由于他們的data指向的是同一個(gè)地方，兩個(gè)實(shí)例的data都被刪除了。但另外一個(gè)實(shí)例并不知道它的data已經(jīng)被刪除了，當(dāng)企圖再次用它的data的時(shí)候，程序就會(huì)不可避免地崩潰。

由于問題出現(xiàn)的根源是調(diào)用了編譯器生成的缺省構(gòu)造拷貝函數(shù)和拷貝運(yùn)算符的重載函數(shù)。一個(gè)最簡單的辦法就是禁止使用這兩個(gè)函數(shù)。于是我們可以把這兩個(gè)函數(shù)聲明為私有函數(shù)，如果類的用戶企圖調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)，將不能通過編譯。實(shí)現(xiàn)的代碼如下：

private:

Array(const Array& copy);

const Array& operator = (const Array& copy);

最初的代碼存在問題是因?yàn)椴煌瑢?shí)例的data指向的同一地址，刪除一個(gè)實(shí)例的data會(huì)把另外一個(gè)實(shí)例的data也同時(shí)刪除。因此我們還可以讓構(gòu)造拷貝函數(shù)或者拷貝運(yùn)算符的重載函數(shù)拷貝的不只是地址，而是數(shù)據(jù)。由于我們重新存儲(chǔ)了一份數(shù)據(jù)，這樣一個(gè)實(shí)例刪除的時(shí)候，對另外一個(gè)實(shí)例沒有影響。這種思路我們稱之為深度拷貝。實(shí)現(xiàn)的代碼如下：

public:

Array(const Array& copy):data(0), size(copy.size)

{

if(size > 0)

{

data = new T[size];

for(int i = 0; i < size; ++ i)

setValue(i, copy.getValue(i));

}

}

const Array& operator = (const Array& copy)

{

if(this == ?)

return *this;

if(data != NULL)

{

delete []data;

data = NULL;

}

size = copy.size;

if(size > 0)

{

data = new T[size];

for(int i = 0; i < size; ++ i)

setValue(i, copy.getValue(i));

}

}

為了防止有多個(gè)指針指向的數(shù)據(jù)被多次刪除，我們還可以保存究竟有多少個(gè)指針指向該數(shù)據(jù)。只有當(dāng)沒有任何指針指向該數(shù)據(jù)的時(shí)候才可以被刪除。這種思路通常被稱之為引用計(jì)數(shù)技術(shù)。在構(gòu)造函數(shù)中，引用計(jì)數(shù)初始化為1;每當(dāng)把這個(gè)實(shí)例賦值給其他實(shí)例或者以參數(shù)傳給其他實(shí)例的構(gòu)造拷貝函數(shù)的時(shí)候，引用計(jì)數(shù)加1，因?yàn)檫@意味著又多了一個(gè)實(shí)例指向它的data;每次需要調(diào)用析構(gòu)函數(shù)或者需要把data賦值為其他數(shù)據(jù)的時(shí)候，引用計(jì)數(shù)要減1，因?yàn)檫@意味著指向它的data的指針少了一個(gè)。當(dāng)引用計(jì)數(shù)減少到0的時(shí)候，data已經(jīng)沒有任何實(shí)例指向它了，這個(gè)時(shí)候就可以安全地刪除。實(shí)現(xiàn)的代碼如下：

public:

Array(unsigned arraySize)

:data(0), size(arraySize), count(new unsigned int)

{

*count = 1;

if(size > 0)

data = new T[size];

}

Array(const Array& copy)

: size(copy.size), data(copy.data), count(copy.count)

{

++ (*count);

}

~Array()

{

Release();

}

const Array& operator = (const Array& copy)

{

if(data == copy.data)

return *this;

Release();

data = copy.data;

size = copy.size;

count = copy.count;

++(*count);

}

private:

void Release()

{

--(*count);

if(*count == 0)

{

if(data)

{

delete []data;

data = NULL;

}

delete count;

count = 0;

}

}

unsigned int *count;

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