BigInt C++ 和正确的复制构造函数？

Question

我正在尝试为 C++ 实现 BigInt，但遇到了复制构造函数的问题。你可以看到我注释掉了复制构造函数的原始代码，它只是*this = orig;。但我发现你需要使用指针来代替。我不完全确定这完全是如何工作的，但是目前代码没有正确地创建一个复制构造函数。

-BigIntVector 是一个自定义向量类。与 STL 向量比较。

BigInt.h：

class BigInt {
private:
    BigIntVector bigIntVector;
    bool isPositive;
    int base;
    unsigned int skip;

    BigIntVector* ptr; //pointer to copy?

public:
    // copy constructor
    BigInt(BigInt const& orig);

    // constructor where data value is passed as a long
    BigInt(long num);

    // destructor
    ~BigInt();

    // binary '+' operator
    BigInt operator+(BigInt const& other) const;

    // unary '+' operator
    BigInt operator+() const;

    //more operator unloading functions

这是我当前在 BigInt.cpp 中的构造函数实现：

// copy constructor
BigInt::BigInt(BigInt const& orig) {
    ptr = new BigIntVector;
    *ptr = *orig.ptr;
    //*this = orig;
}

// constructor where operand is a long
BigInt::BigInt(long num) {
    //this->data = num;

    ptr = new BigIntVector;

    base = 10;

    int sizeOfLong = 0; //holds size of num
    int tempNum = num; 

    //get size of num
    if (tempNum == 0) {
        sizeOfLong = 1;
    }
    while (tempNum != 0)
    {
        tempNum /= 10;
        ++sizeOfLong;
    }

    //resize vector to match size of long
    bigIntVector = BigIntVector(sizeOfLong);

    if (num < 0) {
        isPositive = false;
        num *= -1;
    }
    else {
        isPositive = true;
    }
    long pushedNum;
    //cout << "num: " << num << endl;
    for (int i = sizeOfLong - 1; i >= 0; --i) {
        pushedNum = (long)(num%base);
        bigIntVector.setElementAt(i, pushedNum);
        num /= base;
    }
}

// destructor
BigInt::~BigInt() {
    //delete *this;
}

//code for overloading operators for BigInt below

BigIntVector 构造函数的代码：

BigIntVector::BigIntVector(long initialSize)
{
    vectorTotalSize = initialSize;
    vectorIncrementSize = initialSize;

    vectorArray = (long *)malloc(initialSize*sizeof(long));
    for (long i = 0; i < initialSize; i++) vectorArray[i] = 0;

    nextValue = 0;
}

Answer 1

在现实世界中（家庭作业之外），BigInt 类不需要显式的复制构造函数。内存分配应该委托给一个单独的类——很可能是std::vector。如果您需要一个指针作为类成员（在这种情况下不太可能），使用 std::shared_ptr 管理它就不需要复制构造函数。

这是我较早的一篇文章，解决了您对在 C++ 中使用 new 的误解。该描述中对 C# 的引用同样适用于 Java：Is garbage collection automatic in standard C++?

关于 cmets 中的一个问题：“正式成员的语法是什么”。暗示这只是说不要将元素声明为指针（只需省略*）。总而言之，对于这个类：

• 您不需要指针
• 您不需要复制构造函数
• 您不需要使用new 关键字

---

在这种情况下，问题在于您的BigIntVector 类。由于这是分配内存和管理指针的部分，因此需要复制构造函数。如果这是一项家庭作业，我建议将rule of three 应用于您的BigIntVector 实现。您将需要所有以下各项：

• 复制构造函数，用于复制内存
• 赋值运算符，它也复制内存
• 析构函数，释放内存

如果不是功课，我建议把BigIntVector换成std::vector。

---

为非平凡类声明复制构造函数是个坏主意，因为您通常需要显式复制每个成员（或者它们将被默认初始化而不是复制）——最好让编译器来做为您避免错误。

如果你必须为这个作业准备一个，正确的形式应该是这样的：

BigInt::BigInt(BigInt const& orig)
 : bigIntVector(orig.bigIntVector)
 , isPositive(orig.isPositive)
 , base(orig.base)
 , skip(orig.skip)
{
// empty body
}

---

将算术运算符转发到复合赋值运算符的规范形式是：

T& T::operator += ( T const & b )
{
  ...class-specific math logic that modifies the object...
  return (*this);
}

T operator + ( T const & a, T const & b )
{
  T temp(a); // create a temporary copy of 'a' rather than modifying it
  return temp += b;
}

Answer 2

嗯。我不知道BigIntVector* ptr; //pointer to copy? 是做什么用的，所以我假设这是一个错误。您的代码应如下所示：

class BigInt
{
private:
    BigIntVector bigIntVector;
    bool isPositive;
    int base;
    unsigned int skip;

public:
    // constructor where data value is passed as a long
    BigInt(long num = 0);

    BigInt &operator+=(BigInt const& other);

    // Other accessors...
};

inline BigInt operator+(BigInt a, BigInt const &b) { a += b; return a; }

这里的主要原则是Rule of Zero。您设计您的类，以便默认生成的函数对以下内容执行正确的操作：复制构造函数、移动构造函数、移动赋值、复制赋值、析构函数。

那么你的类定义仍然很简单。为了实现这个目标，所有数据成员都必须正确地实现这些功能——要么自己遵循零规则，要么实际拥有这些功能。

内置类型都遵循规则，我假设 BigIntVector 遵循 0,3 或 5 规则。（如果不是，请修复它！）

我所做的其他更改是：

• 将非可变运算符作为非成员函数是一种很好的风格。如果您发现自己能够将const 放在成员运算符上，则表明它应该是非成员是一个好兆头。有关此主题的更多信息，请参阅this thread。
• 注释应该说明代码内容之外的内容。将注释“析构函数”放在析构函数上，或“二进制 + 运算符”放在二进制 + 运算符上只会无缘无故地弄乱你的屏幕。

在您的long 构造函数中，int tempNum = num; 应该是long tempNum = num;；你应该初始化skip。