c++ - 实现一个类想要模拟 std::string 但在将其 push_back 到 vector 时卡住

Question

我已经实现了一个 String 类。当我将 String 对象 push_back 到 Vector 时，程序卡住了。如果您有兴趣，请帮我审核一下。

字符串.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>

class String {
public:
   String();
   String(const char *);
   String(const String &);
   String(const std::string &);
   String(String &&) noexcept;
   String &operator=(String &&) noexcept;
   ~String();
   String &operator=(const String &);
   std::string to_string() const;

   friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, String s);

private:
   std::pair<char *, char *>
      alloc_n_copy(char *, char *);
   void free();
   static std::allocator<char> alloc;
   char *beg;
   char *end;
   size_t length;
};

字符串.cpp

#include "stdafx.h"
#include <cstring>
#include "String.h"

std::allocator<char> String::alloc = std::allocator<char>();

String::String()
   : beg(nullptr), end(nullptr), length(0) {}

String::String(const char *ptr) {
   std::cout << "Const char constructor execute" << std::endl;
   const char *tmp = ptr;
   while (*tmp++ != '\0') ++length;
   beg = alloc.allocate(length);
   end = std::uninitialized_copy(ptr, tmp, beg);
}

String::String(const std::string &s) {
   std::cout << "Const string constructor execute" << std::endl;
   strcpy_s(beg, s.size(), s.c_str());
   length = s.size();
   char *tmp = beg;
   end = tmp + length;
}

String::String(const String &s) {
   std::cout << "Copy constructor execute" << std::endl;
   beg = alloc.allocate(s.length);
   end = std::uninitialized_copy(s.beg, s.end, beg);
}

std::pair<char *, char *>
String::alloc_n_copy(char *beg, char *end) {
   auto newBeg = alloc.allocate(end - beg);
   return{ newBeg, std::uninitialized_copy(beg, end, newBeg) };
}

String &String::operator=(const String &s) {
   length = s.length;
   auto newStr = alloc_n_copy(s.beg, s.end);
   free();
   beg = newStr.first;
   end = newStr.second;
   return *this;
}

String::String(String &&s) noexcept : beg(s.beg), end(s.end), length(s.length) {
   std::cout << "Move constructor execute" << std::endl;
   s.beg = s.end = nullptr;
   s.length = 0;
}

String &String::operator=(String &&s) noexcept {
   if (this != &s) {
      beg = s.beg;
      end = s.end;
      length = s.length;
      s.beg = s.end = nullptr;
      s.length = 0;
   }
   return *this;
}

void String::free() {
   while (length-- >= 0) {
      alloc.destroy(end--);
   }
   alloc.deallocate(beg, length);
}

String::~String() {
   free();
}

std::string String::to_string() const {
   std::string s(beg);
   return s;
}

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, String s) {
   std::string str(s.beg);
   os << str;
   return os;
}

主要.cpp

int main()
{
   vector<String> v;
   String s1("abc");
   String s2("def");

   v.push_back(s1);
   v.push_back(s2);

   return 0;
}

结果:

Const char constructor execute
Const char constructor execute
Copy constructor execute
Move constructor execute

我不知道为什么第二个 push_back 是 move 结构。

并且当 push_back 完成时，程序无法退出。是否有资源释放失败？

谢谢

Answer 1

你的程序阻塞的原因是因为你的析构函数永远不会终止:

void String::free() {
   while (length-- >= 0) {
      alloc.destroy(--end);
   }
   alloc.deallocate(beg, length);
}

由于 length 是无符号类型，因此 length >= 0 始终为真。您可能不想在此处将 length 递减，然后再将其用作 alloc.deallocate() 的参数。我建议:

void String::free() {
   while (end > beg) {
      alloc.destroy(end--);
   }
   alloc.deallocate(beg, length);
}

---

还有其他错误，例如在 char const* 构造函数中使用它之前未能初始化 length (我不明白你为什么不直接使用std::strlen()) 并且在 std::string 构造函数中分配失败。我建议使用一组好的警告(我使用了 g++ -std=c++2a -Wall -Wextra -Wwrite-strings -Wno-parentheses -Wpedantic -Warray-bounds -Weffc++)并解决它们全部。通过这种方式很容易识别出上述问题。

编译清除警告后，然后在 Valgrind 或其他内存检查器下运行您的代码以了解一些 Unresolved 问题。