C++：如何使用new查找函数返回值的存储位置？

Question

我正在阅读Bjarne Stroustrup的《C++程序设计语言》第3版，并尝试完成其中所有练习。我不确定如何解决第6.6节中的第13个练习题，所以我想求助于Stack Overflow。以下是问题描述：

编写一个函数cat()，它接受两个C风格的字符串参数，并返回一个由这些参数连接而成的单个字符串。使用new为结果找到存储空间。

以下是我的代码，其中我不确定该做什么的地方用问号表示：

? cat(char first[], char second[])
{
    char current = '';
    int i = 0;

    while (current != '\0')
    {
        current = first[i];
        // somehow append current to whatever will eventually be returned
        i++;
    }

    current = '';
    i = 0;

    while (current != '\0')
    {
        current = second[i];
        // somehow append current to whatever will eventually be returned
        i++;
    }

    return ?
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    char first[]  = "Hello, ";
    char second[] = "World!";

    ? = cat(first, second);

    return 0;
}

以下是我的问题:

1. 如何使用new找到存储器？我应该像std :: string * result = new std :: string;这样做，还是应该以某种方式使用new创建另一个C风格的字符串？
2. 与前面的问题有关，在cat()中应该返回什么？如果必须使用new，那么我认为它需要是指针。但是指向什么?
3. 虽然问题没有提到使用delete来释放内存，但我知道我应该这样做，因为我将使用new进行分配。我应该在main结束之前删除吗？

- Rob Johansen

Answer 1

在一个“真正”的程序中，是的，你会使用std::string。但听起来这个例子想让你使用 C 字符串代替。

所以可能像这样：

char * cat(char first[], char second[])
{
    char *result = new char[strlen(first) + strlen(second) + 1];

问：如何“追加”？

答：只需将“first”中的所有内容写入“result”。

完成后，继续将“second”中的所有内容写入结果（从上次结束的地方开始）。完成后，请确保在末尾添加'\0'。

- paulsm4

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在C++编程中，使用strlen与什么有关系吗？ - Antonio

@Antonio：是的，正如问题中所述，当处理C风格的字符串时。 - Blastfurnace

@Blastfurnace那么为什么不用strcpy和strcat呢？我觉得如果你真的想练习关于字符串和内存管理方面的知识，你应该知道这些函数的存在，但是要练习实现自己的函数。 - Antonio

Answer 2

我如何使用 new 寻找某个存储空间？我是否需要做类似于 std::string* result = new std::string; 这样的事情，还是应该使用 new 创建另一个 C 风格的字符串？

后者。该方法接受 C 风格的字符串，并且文本中没有任何迹象表明它应该返回其他内容。因此函数的原型应该是 char* cat(char const*, char const*)。当然，这不是您通常编写函数的方式；手动管理内存在现代 C++ 中完全是禁忌，因为容易出错。

虽然该问题没有提及使用 delete 释放内存，但我知道我应该这样做，因为我已经使用 new 分配了内存。我应该在 main 结束前删除它吗？

在这个练习中，是的。在实际情况中，不应该这样做：就像我上面所说的，这完全是禁忌。实际上，你应该返回一个std::string而不是使用new分配内存。如果你发现自己手动分配内存（并且假设有充分的理由），你应该把那块内存放在智能指针 std::unique_ptr 或 std::shared_ptr 中，而不是一个裸指针。

- Konrad Rudolph

Answer 3

这是我从一段时间以前的一个项目中挖出来的一些旧代码：

char* mergeChar(char* text1, char* text2){
    //Find the length of the first text
    int alen = 0;
    while(text1[alen] != '\0')
        alen++;

    //Find the length of the second text
    int blen = 0;
    while(text2[blen] != '\0')
        blen++;

    //Copy the first text
    char* newchar = new char[alen + blen + 1];
    for(int a = 0; a < alen; a++){
            newchar[a] = text1[a];
    }

    //Copy the second text
    for(int b = 0; b < blen; b++)
        newchar[alen + b] = text2[b];

    //Null terminate!
    newchar[alen + blen] = '\0';
    return newchar;
}

一般来说，在“真正”的程序中，你会使用std::string。确保稍后delete[] newchar！

- BrainSteel

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手动编写这些部分而不使用适当的函数(std::strlen, std::strcpy)有什么特殊原因吗？这样做更冗长，可读性更差，而且容易出错。不要这样做。 - Konrad Rudolph

一个试图学习的人不应该被给予完整的代码集，以解决完全相同的问题 - 这不会教授学习者任何东西，除了CTRL-C + CTRL-V之外，这是使用SO的人可能（尽管有时仅仅是勉强）知道的。 - Mats Petersson

他在询问如何操作C风格的字符串。我正在向他展示发生了什么。如果他不想学习，他一开始就不会读这本书。他说他不是为了实际应用而使用代码，而是在复习书中的材料。 - BrainSteel

@Konrad：既然你已经有了strlen的长度，为什么还要使用strcpy而不是memcpy呢？我只是好奇...我认为strcpy会更慢，因为它需要检查空终止符...这可能涉及到像strlen一样的代码。 - user539810

@Chrono 我不明白为什么strcpy会更慢。在任何情况下都有检查。当复制以空字符结尾的字符串时，使用strcpy更具描述性，而描述性胜过（几乎）所有其他问题。个人而言，我从不使用std::memcpy - 我改用std::copy。它同样高效，并且更符合C++迭代器范围的惯用法。 - Konrad Rudolph

Answer 4

1. 您需要返回一个C语言风格的字符串，因此不能使用std::string（或至少不符合问题的“精神”）。 是的，您应该使用new来创建C语言风格的字符串。
2. 您应该返回您生成的C语言风格的字符串... 因此，是指向您新创建的字符串的第一个字符的指针。
3. 是的，您应该在最后删除结果。我预计这可能会被忽略，在这种特殊情况下，这可能并不重要 - 但为了完整性/正确性，您应该这样做。

- Mats Petersson

Answer 5

运用new来分配内存是这个练习的意义。"Find store"这个短语说得有点奇怪，但实际上它就是这么做的。你告诉它你需要多少存储空间，它会找到可用的内存块供你使用，并返回其地址。

看起来这个练习不想让你使用std::string。听起来你需要返回一个char*。所以函数原型应该是：

char* cat(const char first[], const char second[]);

注意const修饰符。这很重要，因为你将能够将字符串字面值作为参数传递。

因此，在不直接给出代码的情况下，你需要确定结果char*字符串的大小，使用new分配所需的空间，将两个源字符串复制到新分配的空间中，并返回它。

请注意，通常在C++中不手动执行这种类型的内存管理（而是使用std::string），但了解它仍然很重要，这就是这个练习的原因。

- Nikos C.

Answer 6

看起来你需要使用new为字符串分配内存，然后返回指针。因此cat的return类型将是`char*。

你可以像这样做：

int n = 0;
int k = 0;

//also can use strlen
while( first[n] != '\0' )
     n ++ ;
while( second[k] != '\0' )
     k ++ ;

//now, the allocation

char* joint = new char[n+k+1]; //+1 for a '\0'

//and for example memcpy for joining

memcpy(joint, first, n );
memcpy(joint+n, second, k+1); //also copying the null


return joint;

- tomi.lee.jones

Answer 7

它基本上告诉你要按照C的方式来做：

#include <cstring>

char *cat (const char *s1, const char *s2)
{
    // Learn to explore your library a bit, and
    // you'll see that there is no need for a loop
    // to determine the lengths. Anything C string
    // related is in <cstring>.
    //
    size_t len_s1 = std::strlen(s1);
    size_t len_s2 = std::strlen(s2);
    char *dst;

    // You have the lengths.
    // Now use `new` to allocate storage for dst.


    /*
     * There's a faster way to copy C strings
     * than looping, especially when you
     * know the lengths...
     *
     * Use a reference to determine what functions
     * in <cstring> COPY values.
     * Add code before the return statement to
     * do this, and you will have your answer.
     *
     * Note: remember that C strings are zero
     * terminated!
     */

    return dst;
}

在释放已分配的内存时，请不要忘记使用正确的运算符。否则，您将会出现内存泄漏。

编程愉快！:-)

- user539810