拷贝控制示例

曾经终败给现在 2022-05-23 11:27 204阅读 0赞

在本片文章中，我们将概述两个类的设计，这两个类可以用于邮件处理应用中。（消息处理示例）  
提供两个类名Message和Folder，分别表示一种类型的消息和消息目录。每个Message对象可以出现在多个Folder中。但是任意给定的Message的内容只有一个副本。这样，如果一条Message的内容被改变，则我们从他所在的任何Folder来浏览此Message时，都会看到改变后的内容。  
为了记录Message位于哪些Folder中，每个Message都会保存一个它所在Folder的指针的set。同样的每个Folder都保存一个它包含的Message的指针set。

Message类：

#pragma once
    #include<string>
    #include<set>
    using namespace std;
    
    class Message {
        friend class Folder;
    public:
        explicit Message(const string &str = "") :
            contents(str) {}
    
        Message(const Message&);
        Message& operator=(const Message&);
        ~Message();
    
        void addFldr(Folder *);     //添加给定的Folder
        void remFldr(Folder *);     //删除给定的Folder
        //从给定的Folder集合中添加、删除Message
        void save(Folder&);
        void remove(Folder&);
    private:
        string contents;          //实际消息文本
        set<Folder*>folders;      //包含本Message的Folder
    
                                  //拷贝构造函数、拷贝赋值运算符和析构函数所使用的工具函数
                                  //将本Message添加到指向参数的Folder中
        void add_to_Folders(const Message&);
    
        //从folders中的每个Folder中删除本Message
        void remove_from_Folders();
    };

上述中提供了save和remove操作，来向一个给定Folder添加一条Message或是从中删除一条Message。

void Message::save(Folder &f)
    {
        folders.insert(&f);                                  //将给定的folder添加到我们的Folder列表中
        f.addMsg(this);                                      //将Message添加到f的Message集合中
    }
    
    void Message::remove(Folder &f)
    {
        folders.erase(&f);                                   //将给定Folder 从我们的Folder列表中删除
        f.remMsg(this);                                      //将Message从f的Message集合中删除
    }

当我们拷贝一个Message时，副本和原对象将是不同的Message对象，但两个Message都出现在相同的Folder中。因此，拷贝Message的操作包括消息内容的拷贝和Folder指针set的拷贝。并且我们必须在每个包含此消息的Folder中都添加一个指向新创建的Message指针。

void Message::add_to_Folders(const Message &m)
    {
        for (auto f : m.folders)                           //对于每个包含m的Folder，向该Folder添加一个指向本Message的指针
            f->addMsg(this);
    }
    
    Message::Message(const Message &m):
        contents(m.contents),folders(m.folders)
    {
        add_to_Folders(m);
    }

但我们销毁一个Message时，它将不复存在，所以我们必须在，包含此Message的Folder中删除指向此消息的指针。  
对于拷贝构造函数和析构函数的说明，如果我们使用合成的版本，可以简单的实现拷贝每个数据成员或销毁。但是当我们拷贝一个Message时不仅要拷贝，还要将此消息添加到对应的Folder中（调用addMsg）。同理，当销毁时，需要从他所在的Folders中删除（调用remMsg）。

void Message::remove_from_Folders()
    {
        for (auto f : folders)
            f->remMsg(this);                             //对folders中的每个指针，从该Folder中删除本Message
    }
    
    Message::~Message()
    {
        remove_from_Folders();
    }

当我们讲一个Message对象赋予另一个对象时，左侧Message的内容会被右侧Message的内容所代替。并且此时，我们必须更新Folder集合，从原来包含左侧Message的Folder中将它删除，并将它添加到包含右侧消息的Folder中。

Message &Message::operator=(const Message &rhs)
    {
        //通过先删除指针再插入它们，来处理自赋值的情况
        remove_from_Folders();
        contents = rhs.contents;
        folders = rhs.folders;
        add_to_Folders(rhs);
        return *this;
    }

对于Message另外两个成员函数添加给定的Folder和删除给定的Folder，定义如下：

void Message::addFldr(Folder*f)
    {
        folders.insert(f);
    }
    
    void Message::remFldr(Folder*f)
    {
        folders.erase(f);
    }

对于Folder类的定义如下：

#pragma once
    #include"Message.h"
    
    class Folder {
    public:
        void addMsg(Message *m) { msgs.insert(m); }
        void remMsg(Message *m) { msgs.erase(m); }
        Folder(const Folder&);
        Folder& operator=(const Folder&);
        ~Folder();
    private:
        set<Message*> msgs;
        void add_to_Message(const Folder&);              //将这个Folder添加到所有的Message中
        void remove_from_Msgs();                        //把这个Folder从所有的Message中删除
    };

首先实现了Message类用到的两个函数，将消息添加和删除文件夹。此外，Folder也应该有将自身添加到和删除出所有的Message的foldes集合中的成员函数，定义如下：

void Folder::add_to_Message(const Folder &f)
    {
        for (auto msg : f.msgs)
            msg->addFldr(this);
    }
    
    
    void Folder::remove_from_Msgs()
    {
        while (!msgs.empty())
        {
            (*msgs.begin())->remove(*this);
        }
    }

对于Folder的拷贝构造函数，它首先拷贝msgs集合，然后调用add\_to\_Message将其添加到它所有的Message的folders集合中。

Folder::Folder(const Folder &f)  :msgs(f.msgs)
    {
        add_to_Message(f);
    }

析构函数调用remove\_from\_Msgs从所有Message中删除本Folder

Folder::~Folder()
    {
        remove_from_Msgs();
    }

拷贝赋值运算符首先将Folder从每个旧的Message中删除，然后从右侧Folder拷贝Message集合，最后将自身添加到每个新Message中。

Folder& Folder::operator=(const Folder&f)
    {
        remove_from_Msgs();
        msgs = f.msgs;
        add_to_Message(f);
        return *this;
    }

综合代码如下：

Message类的定义

#pragma once
    #include<string>
    #include<set>
    using namespace std;
    
    class Message {
        friend class Folder;
    public:
        explicit Message(const string &str = "") :
            contents(str) {}
    
        Message(const Message&);
        Message& operator=(const Message&);
        ~Message();
    
        void addFldr(Folder *);     //添加给定的Folder
        void remFldr(Folder *);     //删除给定的Folder
        //从给定的Folder集合中添加、删除Message
        void save(Folder&);
        void remove(Folder&);
    
        void show();
    private:
        string contents;          //实际消息文本
        set<Folder*>folders;      //包含本Message的Folder
    
                                  //拷贝构造函数、拷贝赋值运算符和析构函数所使用的工具函数
                                  //将本Message添加到指向参数的Folder中
        void add_to_Folders(const Message&);
    
        //从folders中的每个Folder中删除本Message
        void remove_from_Folders();
    };

Message类的成员函数定义

#include"Folder.h"
    #include"Message.h"
    
    
    
    
    void Message::addFldr(Folder*f)
    {
        folders.insert(f);
    }
    
    void Message::remFldr(Folder*f)
    {
        folders.erase(f);
    }
    
    void Message::save(Folder &f)
    {
        folders.insert(&f);                                  //将给定的folder添加到我们的Folder列表中
        f.addMsg(this);                                      //将Message添加到f的Message集合中
    }
    
    void Message::remove(Folder &f)
    {
        folders.erase(&f);                                   //将给定Folder 从我们的Folder列表中删除
        f.remMsg(this);                                      //将Message从f的Message集合中删除
    }
    
    void Message::add_to_Folders(const Message &m)
    {
        for (auto f : m.folders)                           //对于每个包含m的Folder，向该Folder添加一个指向本Message的指针
            f->addMsg(this);
    }
    
    Message::Message(const Message &m):
        contents(m.contents),folders(m.folders)
    {
        add_to_Folders(m);
    }
    
    void Message::remove_from_Folders()
    {
        for (auto f : folders)
            f->remMsg(this);                             //对folders中的每个指针，从该Folder中删除本Message
    }
    
    Message::~Message()
    {
        remove_from_Folders();
    }
    
    Message &Message::operator=(const Message &rhs)
    {
        remove_from_Folders();
        contents = rhs.contents;
        folders = rhs.folders;
        add_to_Folders(rhs);
        return *this;
    }
    
    void Message::show()
    {
        cout << "folders的个数有:" << folders.size() << endl;
    }

Folder类的定义：

#pragma once
    #include"Message.h"
    
    class Folder {
    public:
        void addMsg(Message *m) { msgs.insert(m); }
        void remMsg(Message *m) { msgs.erase(m); }
        Folder(const Folder&);
        Folder& operator=(const Folder&);
        ~Folder();
        void show();
    private:
        set<Message*> msgs;
        void add_to_Message(const Folder&);              //将这个Folder添加到所有的Message中
        void remove_from_Msgs();                        //把这个Folder从所有的Message中删除
    };

Folder类的成员函数的定义

#include"Folder.h"
    #include"Message.h"
    
    void Folder::add_to_Message(const Folder &f)
    {
        for (auto msg : f.msgs)
            msg->addFldr(this);
    }
    
    
    void Folder::remove_from_Msgs()
    {
        while (!msgs.empty())
        {
            (*msgs.begin())->remove(*this);
        }
    }
    
    Folder::Folder(const Folder &f)  :msgs(f.msgs)
    {
        add_to_Message(f);
    }
    
    Folder::~Folder()
    {
        remove_from_Msgs();
    }
    
    Folder& Folder::operator=(const Folder&f)
    {
        remove_from_Msgs();
        msgs = f.msgs;
        add_to_Message(f);
        return *this;
    }
    void Folder::show()
    {
        cout << "msgs的个数有:" << msgs.size() << endl;
    }

最后写一个样例测试一下：

#include"Folder.h"
    #include"Message.h"
    #include<iostream>
    
    int main()
    {
        string s1("hello1");
        string s2("hello2");
        string s3("hello3");
        string s4("hello4");
        string s5("hello5");
        string s6("hello6");
    
        // all new messages, no copies yet  
        Message m1(s1);
        Message m2(s2);
        Message m3(s3);
        Message m4(s4);
        Message m5(s5);
        Message m6(s6);
    
        Folder f1;
        Folder f2;
    
    
        m1.save(f1); m3.save(f1); m5.save(f1);
        m1.save(f2);
        m2.save(f2); m4.save(f2); m6.save(f2);
    
    
        cout << "m1到m6中folders的个数：" << endl;
        m1.show(); m2.show(); m3.show();
        m4.show(); m5.show(); m6.show();
        cout << endl;
        cout << "f1到f2中Message的个数：" << endl;
        f1.show(); f2.show();
        cout << endl;
    
        // create some copies  
        Message c1(m1);
        Message c2(m2), c4(m4), c6(m6);
    
        cout << "after create some copies: " << endl;
        cout << "m1到m6中folders的个数：" << endl;
        m1.show(); m2.show(); m3.show();
        m4.show(); m5.show(); m6.show();
        cout << endl;
        cout << "f1到f2中Message的个数：" << endl;
        f1.show(); f2.show();
        cout << endl;
        cout << "c1,c2,c4,c6中folders的个数：" << endl;
        c1.show(); c2.show();
        c4.show(); c6.show();
        cout << endl;
    
        // now some assignments  
        m2 = m3;
        m4 = m5;
        m6 = m3;
        m1 = m5;
    
        cout << "after  some assignments: " << endl;
        cout << "m1到m6中folders的个数：" << endl;
        m1.show(); m2.show(); m3.show();
        m4.show(); m5.show(); m6.show();
        cout << endl;
        cout << "f1到f3中Message的个数：" << endl;
        f1.show(); f2.show();
        cout << endl;
        cout << "c1,c2,c4,c6中folders的个数：" << endl;
        c1.show(); c2.show();
        c4.show(); c6.show();
    
        getchar();
    }

结果如下：  
![这里写图片描述][70]

[70]: /images/20220523/142624d3d1a141589315b771873e27c7.png