C++中的数组类成员初始化

Question

我有以下代码片段：

#include <iostream>
using namespace std;
class A {
    int* data;
    int size;
public:
    A(int s):size(s)
    {
        data = new int[size];
    }
    A() {
        data = nullptr;
    }
    ~A() {
        if (data) delete [] data;
    }
};
class B {
    A a[2];
public:
    B() {
        a[0] = A(10);
        a[1] = A(11); 
    }
};
int main(int argc, char *argv[]) {
    B b;
}

在上面的C++代码中，我有一个名为 class A 的类，该类具有一个名为 int * data 的数组成员，并且内存的（de）分配由（de）构造函数处理。然后，我创建了一个名为 class B 的类，该类具有固定长度的 class A 数组作为数据成员。

我的问题是：如何优雅地初始化成员 A a [2] ？在上面的代码中， A（10）和 A（11）在堆栈上创建，当跳出作用域时，它们的析构函数将被调用，因此数据变得无效。当跳出 main 函数的作用域时， a [2] 持有的指针将被释放两次，导致错误：

释放的指针未被分配。

一种可能的解决方案是仔细设计复制构造函数和移动构造函数，通过这样做，上述编码范例可以正常工作。

我尝试过的另一种解决方案是在 class B 的初始化列表中初始化数组:

B() : a { A(10), A(11) }

这个解决方案可行，但我并没有详细说明初始化列表的底层机制。我认为它肯定与简单的构造和复制非常不同。我真的希望一些专家能够详细解释这个机制。当然，这个解决方案是丑陋的硬编码，并且不够灵活。

所以我想知道在C++中是否有一些编程范式来解决这个设计问题？

- Simon X. M. LIU

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在我们深入研究任何复杂的东西之前，不如先了解一下 if (data) delete [] data; 的含义——你查过 delete [] 的作用吗？ - Kerrek SB

请查看五个规则以获取范例。请参阅std::vector以获取解决方案。 - Quentin

Answer 1

在上面的代码中，A(10)和A(11)是在堆栈上创建的临时对象。没有指定它们被创建在哪里，或者它们是否被创建。

当跳出作用域时，它们的析构函数将被调用。每个临时对象的析构函数将在相应的移动赋值语句结束后被调用。

一种可能的解决方案是仔细设计复制构造函数和移动构造函数，通过这样做，上述编码范例可以工作。还有{copy，move}赋值运算符。如果隐式声明的赋值运算符不能正常工作，则始终应该这样做。如果在析构函数中删除了某些内容，则它们永远不会正常工作。

我尝试过的另一种解决方案是在类B的初始化列表中初始化数组。这个解决方案可行，并且我并不真正了解初始化列表的底层机制。我认为它一定与简单的构造和复制非常不同。

原始代码中的错误是A的移动赋值运算符表现不佳。由于初始化列表从不从临时变量进行移动分配，因此它永远不会触发错误。

这实际上是你要求的构建a的更优雅的方式。不是因为它避免了错误，而是因为避免不必要的移动本质上是一件好事。

“那么我想知道C++中是否有一些编程范式来解决这个设计问题呢？”

有的。 RAII和 单一职责原则。除非你的类除了管理data指向的内存之外什么也不做，否则它不应该管理内存。相反，它应该将内存管理委托给RAII对象。在这种情况下，你应该使用一个std::vector成员。

class A {
    std::vector<int> data;
public:
    A(int s):data(s) {}
    A() = default;
};

- eerorika

Answer 2

使用初始化列表来构造B::a，像这样：

class B {
    A a[2];
public:
    B() : a({10, 11}){
    }
};

- marom

Answer 3

理想的答案是强制 A使用移动而不是拷贝，或在复制时为项目分配新空间。两者中，前者最有效，因此我将在下面详细说明：

强制移动可以通过两种方式实现：

• 删除拷贝构造函数和拷贝operator=，并实现自己的移动构造函数和operator=
• 一致使用std::move和std::swap。

其中，前者更优，因为你将无法意外复制类，但后者的移动性会更明显。

要删除默认的拷贝方法，请执行以下操作：

class A {
    A( const A& a ) = delete;
    A& operator =( const A& a ) = delete;
}

- Nonanon

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我编辑了你的答案，希望现在更好了（如果您认为不是，请还原）。另外，据我所记得，声明移动操作（构造函数和/或赋值运算符）会自动删除复制操作 - 我是对的吗？ - anatolyg

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