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本章将介绍如何对类使用new和delete以及如何处理由于使用动态内存而引发的一些微妙的问题。
1. 动态内存和类
C++使用new和delete运算符来动态控制内存，但是在类中使用这些运算符将导致许多新的编程问题。在这种情况下，析构函数将必不可少。有时候，还必须重构赋值运算符，以保证程序运行。
1.1 特殊成员函数
C++自动提供了下面这些成员函数：
- 默认构造函数，如果没有定义构造函数；
- 默认析构函数，如果没有定义；
- 复制构造函数，如果没有定义；
- 赋值运算符，如果没有定义；
- 地址运算符，如果没有定义。
C++11提供了另外两个特殊成员函数：移动构造函数(move constructor)和移动赋值运算符(move assignment operator)，这将在C++primer第18讨论。
（1） 默认构造函数
如果没有提供任何构造函数，C++将创建默认构造函数，但是一旦有构造函数将不再提供默认构造函数。默认构造函数形式如下。
Klunk::Klunk(){
};
则我们可以进行默认构造函数定义对象：
Klunk lunk;//调用默认构造函数
带参数的构造函数也可以是默认构造函数，只要所有参数都有默认值。这种情况下，就不能再定义一个不带参数的构造函数，因为会引起歧义。带参数的默认构造函数形式如下：
Klunk(int n = 0){
klunk_ct = n;}
（2）复制构造函数
复制构造函数用于将一个对象复制到新创建的对象中，它用于初始化过程中，而不是常规的赋值过程中。它的函数原型通常如下：
Class_name(const Class_name &);
需要知道何时调用和有何功能。
（3）何时调用复制构造函数
新建一个对象并将其初始化为同类现有对象时，复制构造函数将被调用。假设motto是一个StringBad对象，下面4种情况都将调用复制构造函数：
StringBad ditto(motto);//calls StringBad( const StringBad &)
StringBad metoo = motto;//calls StringBad( const StringBad &)
StringBad also = StringBad(motto);//calls StringBad( const StringBad &)
StringBad * pStringBad = new StringBad(motto);//calls StringBad( const StringBad &)
其中中间的2种声明可能会使用复制构造函数直接创建metoo和also，也可能使用复制构造函数生成临时对象，然后将临时对象的内容赋给metto和also，这取决于具体的实现。最后一种声明使用motto初始化一个匿名对象，并将新对象的地址赋给pStringBad指针。
每当程序生成一个对象副本时，编译器都将使用复制构造函数。比如，当函数按值传递对象时，或返回对象时，都将使用复制构造函数。又比如，3个Vector对象相加时，编译器可能(因编译器而异)生成临时的Vector对象来保存中间结果。
由于按值传递对象都将调用复制构造函数，因此应该按引用传递对象。节省时间和存储新对象的空间。
（4）默认的复制构造函数的功能
默认的复制构造函数逐个复制非静态成员(成员复制也称为浅复制)，复制的是成员的值。
如果是一般的类型复制值不值一提，但是如果类中定义了类似于char* str;之类的指针时，它的值就是地址！尤其是定义了两个对象，那么程序结束的时候将调用两次析构函数，如果在析构函数对指针进行删除时，将删除两次指针，可能导致程序异常终止。
（5）定义一个显式复制构造函数以解决问题(深复制)
解决类设计中的这种问题的方法就是进行深度复制(deep copy)。也就是说，每个对象都有自己的字符串，而不是引用另一个对象的字符串。可以这样编写StringBad的复制构造函数。
StringBad::Stringbad( const StringBad& st)
{
len = st.len;
str = new char [len + 1];//新地址
std::strcpy(str, st.str);//将对象的字符串复制给新对象，而不是指针复制！！！
}
必须定义复制构造函数的原因在于，一些类成员是使用new初始化的、指向数据的指针，而不是数据本身。
如果类中包含了使用new初始化的指针成员，应当定义一个复制构造函数，以复制指向的数据，而不是指针，这被称为深度复制。复制的另一种形式(成员复制或浅复制)只是复制指针值。浅复制仅浅浅地复制指针信息。
（6）赋值运算符
C++允许类对象赋值，这是通过自动为类重载复制运算符实现的。它的原型为：
Class_name& operator= (const Class_name &);
将一个已有的对象赋给另一个对象时，将使用重载的赋值运算符。
StringBad headlin1("Celery Stalks");
StringBad kont;
knot = headline1;//调用赋值运算符
初始化对象时，并不一定会使用赋值运算符。它调用复制构造函数：
StringBad metoo = knot;
这种=赋值也可能这么执行：首先使用复制构造函数创建一个临时对象，然后通过赋值将临时对象的值赋值到新对象中。也就是说，初始化总是会调用复制构造函数，而使用=运算符时也可能调用赋值运算符。
与复制构造函数相似，赋值运算符的隐式实现是一种成员复制操作，但静态数据成员不受影响。如果成员本身就是类对象，则程序将使用为这个类定义的赋值运算符来复制该成员。
赋值运算符和复制构造函数的问题一样，属于浅复制，所以为了解决指针的问题，需要提供赋值运算符的定义（进行深度复制）。但是也有一些差别：
- 由于目标对象可能引用以前分配的数据，所以函数应使用delete[]来释放这些数据。
- 函数应当避免将对象赋给自身；否则，给对象重新赋值前，释放内存操作可能删除对象的内容。
- 函数返回一个指向调用对象的引用。
为StringBad类编写赋值运算符：
StringBad& StringBad::operator = (cosnt StringBad& st)
{
if(this == &st)
return *this;//避免赋值给自己
delete [] str;//删除以前的值
len = st.len;
str = new char [len + 1];
std::strcpy(str, st.str);//复制字符串
return *this;
}
2. 改进后的新String类
String类应该包含标准字符串函数cstring的所有功能，我们这里只介绍String部分工作原理（String类只是一个用作说明的示例，而C++标准string类的内容丰富的多）：
int length() const{
return len;}//和size()一样
friend bool operator<(const String &st1, const String &st2);
friend bool operator>(const String &st1, const String &st2);
friend bool operator==(const String &st1, const String &st2);
friend operator>>(istream& is, String &st);
char& operator[] (int i);
const char& operator[] (int i) const;
static int HowMany();
具体实现方法这里就不详细叙述，如需了解可查看书本章节12.2
3. 在构造函数中使用new时应注意的事项
我们知道在使用new初始化对象的指针成员时必须特别小心。
- 如果在构造函数使用new来初始化指针成员，则应在析构函数中使用delete。
- new和delete必须相互兼容。new对应delete，new[]对应于delete[]。
- 如果有多个构造函数，则必须以相同的方式使用new，要么都带括号，要么都不带。因为只有一个析构函数。
- 应定义一个复制构造函数，通过深度复制将一个对象初始化为另一个对象。
- 应当定义一个赋值运算符，通过深度赋值将一个对象赋值给另一个对象。
NULL、0、还是nullptr：
- 以前，空指针可以用0或NULL（在很多头文件中，NULL是一个被定义为0的符号常量）来表示。
- C程序员通常使用NULL而不是0，以指出这是一个指针，就像使用’\0’而不是0来表示空字符，以指出这是一个字符一样。
- C++传统上更喜欢用简单的0，而不是等价的NULL。
- C++11提供了关键字nullptr。
如果类成员是string类型，则进行复制或赋值的时候，类似于普通变量复制或赋值，因为它使用的是成员类型定义的复制构造函数和赋值运算符。
4. 有关返回对象的说明
当成员函数或常规函数返回对象时，有几种返回方式可供选择：返回指向对象的引用、指向对象的const引用或const对象。到目前为止介绍了前两种，第三种还没有介绍。
4.1 返回指向const对象的引用
一般使用const引用的常见原因是旨在提高效率。比如
//第一种情况
Vector Max(const Vector & v1, const Vector& v2)
{
if(v1.magval() > v2.magval() )
return v1;
else
return v2;
}
//第二种情况
const Vector& Max(const Vector & v1, const Vector& v2)
{
if(v1.magval() > v2.magval() )
return v1;
else
return v2;
}
上面两种方式都可以，但是第二种返回引用的方式效率更高。第一种返回对象的方式将调用复制构造函数，而返回引用不会。
但是注意：
- 第一：返回指向的对象应该在调用函数执行时存在。
- 第二：v1和v2都被声明为const引用，因此返回类型必须为const，这样才匹配。
4.2 返回指向非const对象的引用
两种常见返回非const对象的情况：
- 第一：重载赋值运算符。为了可以连续赋值。
- 第二：与cout一起使用的<<运算符。为了可以连续输出。
两者都使用引用的方式是为了避免调用复制构造函数来创建新的String对象。
4.3 返回对象
如果返回的对象是被调用函数中的局部变量，则不应该按引用的方式返回它，因为在被调用函数执行完毕时，局部对象将调用析构函数。因此，当控制权回到调用函数时，引用指向的对象将不再存在。
被重载的算数运算符输出这种情况，比如两个对象相加，需要创建临时对象。这种开销是不可避免的。
4.4 返回const对象
上述算数运算符，比如加法，会产生临时对象，所以可以多项加操作(obj1 + obj2 +obj3)。这种情况，下列表达式将变得合法：
obj1 + obj2 = obj3;//加法产生临时对象
如果你担心这种情况会发生，有一种简单的方案，就是将返回类型声明为const。比如const Vector::operator。
5. 使用指向对象的指针
5.1 再谈new与delete
在下述情况下析构函数将被调用
- 如果对象是动态变量(如临时变量)，则当执行完定义该对象的程序块时，将调用该对象的析构函数。
- 如果对象是静态变量，则在程序结束时，将调用对象的析构函数。
- 如果对象是用new创建的，则仅当您显式使用delete删除对象时，其析构函数才会被调用。
5.2 指针和对象小结
使用对象的指针时，需要注意几点：
- 使用常规表示法来声明指向对象的指针：
string *glamour;- 可以将指针初始化为指向已有的对象：
string *first = &sayings[0];- 可以使用new来初始化指针，这将创建新的对象：
string *favorite = new string(sayings[choice]);- 对类使用new将调用相应的类构造函数来初始化新创建的对象：
string *gleep = new string;
string *glop = new string(“hello hello”);
string *favorite = new string(sayings[choice]);- 可以使用->运算符通过指针访问类方法：
favorite -> length();- 可以对对象指针应用解除引用运算符( * )来获取对象：
if(sayings[i] < *first)//比较两个字符串
first = &saying{i};
6. 模拟队列
队列是（FIFO,first-in，first-out）的，我们创建一个Queue类（标准类为queue）。我们在这里编写一个ATM自动取款模拟队列程序，主要任务是：设计一个表示顾客的类；编写一个程序来模拟顾客和队列之间的交互。
如果构造函数被设为私有，那么下列方式是不允许的(另外在后续，在课本18章介绍了另一种方法，添加关键字delete)：
Queue snick(nip);//不允许
tuck = nip;//不允许
第一，以上的方式避免自动生成的默认方法定义。第二，因为这些方法是私有的，所以不能被广泛使用。
文章参考：《C++ Primer Plus第六版》