C++Primer 5th 练习 12.19

　　这阵子真是太忙了， 连续做了四个课设。 当然这并不能作为好久没写博客的借口， 没写博客的主要原因只有一个: 懒。 最近又开始回顾C++的语法与特性（据说C++就是一门需要反复回顾的语言），以及学习C++的编程规范。 敲了C++Primer 5th 上的一道典型的练习题，纪念一下这即将过去的2016.

　　题目描述： 定义你自己版本的 StrBlobPtr, 更新 StrBlob类， 加入恰当的 friend 声明及begin 和 end 成员。

　　这道题目主要是练习 智能指针 share_ptr 和 weak_ptr。

　　我的环境： Win10 + VS2015

　　声明 StrBlob 类和 类StrBlobPtr的文件: StrBlob.h　　

 1 #pragma once
 2 #ifndef PRACTICE_STRBLOB_H_
 3 #define PRACTICE_STRBLOB_H_
 4 #include <memory>
 5 #include <vector>
 6 #include <string>
 7 #endif  PRACTICE_STRBLOB_H_
 8
 9 // 对于 StrBlob 中的友元声明来说，这个前置声明是必要的
10 class StrBlobPtr;
11 class StrBlob {
12     friend class StrBlobPtr;
13 public:
14     typedef std::vector<std::string>::size_type size_type;
15     StrBlob():data(std::make_shared<std::vector<std::string>>()) { }
16     StrBlob(std::initializer_list<std::string>il):data(std::make_shared<std::vector<std::string>>(il)){ }
17     size_type size() const { return data->size();  }
18     bool empty() const { return data->empty();  }
19     // 添加和删除元素
20     void push_back(const std::string &t) { data->push_back(t);  }
21     void pop_back();
22     // 元素访问
23     std::string& front();
24     std::string& back();
25     const std::string& front() const;
26     const std::string& back() const;
27
28     // 返回指向首元素和尾元素的 StrBlobPtr
29     StrBlobPtr begin();
30     StrBlobPtr end();
31 private:
32     std::shared_ptr<std::vector<std::string>> data;
33     void check(size_type i, const std::string &msg) const;
34 };
35
36
37 // 对于访问一个不存在元素的尝试， StrBlobPtr抛出一个异常
38 class StrBlobPtr {
39 public:
40     StrBlobPtr(): curr(0) { }
41     StrBlobPtr(StrBlob &a, size_t sz = 0):
42         wptr(a.data), curr(sz) { }
43     std::string& deref() const;
44     StrBlobPtr& incr();        // 前缀递增
45 private:
46     // 若检查成功， check返回一个指向 vector 的 shared_ptr
47     std::shared_ptr<std::vector<std::string>>
48         check(std::size_t i, const std::string& msg) const;
49     // 保存一个 weak_ptr, 意味着底层 vector 可能会被销毁
50     std::weak_ptr<std::vector<std::string>> wptr;
51     std::size_t curr;        // 在数组中的当前位置
52 };
53
54
55
56  

　　实现 StrBlob 类和 类StrBlobPtr的文件: StrBlob.cpp

 1 #include "stdafx.h"
 2 #include "StrBlob.h"
 3
 4 //-----------------------------------
 5 //        类 StrBlob 的实现
 6 //-----------------------------------
 7 void StrBlob::pop_back()
 8 {
 9     check(0, "pop_back on empty StrBlob");
10     data->pop_back();
11 }
12
13 std::string& StrBlob::front()
14 {
15     // 如果 vector 为空， check 会抛出一个异常
16     check(0, "front on empty StrBlob");
17     return data->front();
18 }
19
20 std::string& StrBlob::back()
21 {
22     // 如果 vector 为空， check 会抛出一个异常
23     check(0, "back on empty StrBlob");
24     return data->back();
25 }
26
27 const std::string& StrBlob::front() const
28 {
29     check(0, "front on empty StrBlob");
30     return data->front();
31 }
32
33 const std::string& StrBlob::back() const
34 {
35     check(0, "back on empty StrBlob");
36     return data->back();
37 }
38
39 void StrBlob::check(size_type i, const std::string& msg) const
40 {
41     if (i >= data->size())
42         throw std::out_of_range(msg);
43 }
44
45 std::string & StrBlobPtr::deref() const
46 {
47     auto p = check(curr, "dereferemce past end");
48     return (*p)[curr];    // (*p) 是对象所指向的 vector
49 }
50
51
52 //    必须在 StrBlobPtr 定义之后进行定义
53 StrBlobPtr StrBlob::begin()
54 {
55     return StrBlobPtr(*this);
56 }
57
58 // 必须在 StrBlobPtr 定义之后进行定义
59 StrBlobPtr StrBlob::end()
60 {
61     auto ret = StrBlobPtr(*this, data->size());
62     return ret;
63 }
64
65
66 //----------------------------------------
67 //         类 StrBlobPtr 的实现
68 //----------------------------------------
69 StrBlobPtr & StrBlobPtr::incr()
70 {
71     // 如果 curr 已经指向容器的尾后位置， 就不能递增它
72     check(curr, "increment past end of StrBlobPtr");
73     ++curr;        // 推进当前位置
74     return *this;
75 }
76
77 std::shared_ptr<std::vector<std::string>> StrBlobPtr::check(std::size_t i, const std::string & msg) const
78 {
79     auto ret = wptr.lock();            // 检查 vector 是否还存在
80     if (!ret)
81         throw std::runtime_error("unbound StrBlobPtr");
82     if (i >= ret->size())
83         throw std::out_of_range(msg);
84
85     return ret;        // 否则， 返回指向 vector 的 shared_ptr
86 }

　　用于测试的文件： practice_12.19.cpp

 1 // practice_12.19.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
 2 //
 3
 4 #include "stdafx.h"
 5 #include "StrBlob.h"
 6 #include <iostream>
 7 using namespace std;
 8
 9 int main()
10 {
11     StrBlob blob{ "So", "Fun", "So", "Good" };
12     StrBlobPtr blobPtr(blob);
13     cout << blob.front() << endl;
14     blobPtr.incr();
15     cout << blobPtr.deref() << endl;
16     blobPtr = blob.begin();
17     cout << blobPtr.deref() << endl;
18     cout << blob.back() << endl;
19     return 0;
20 }

运行结果截图：

　　这道题目是很经典的，但是很不幸， C++Primer 5th （中文版）上，却把这道题目的代码写错了一丢丢。

回顾一下这道题涉及的主要姿势：

一般程序使用动态内容的原因

1. 程序不知道自己需要使用多少对象
2. 程序不知道所需对象的准确类型
3. 程序需要在多个对象间共享数据（这个例子就是共享数据的问题）

友元的相关知识

1. 友元类一定要事先声明（或定义）
2. 需要用到友元类中的具体成员时，必须保证友元类已经定义。

列表初始化

头文件定义规范