再出一道关于C++方面的练习题

<think>好的，用户让我再出一道关于C++的练习题。首先，我需要确定用户的需求是什么。可能他们正在学习C++，想通过练习巩固知识，或者是在准备面试，需要一些题目来测试自己的技能。接下来，我得考虑题目的难度。用户可能已经有一定基础，所以应该出中等难度的题目，既不过于简单也不过于复杂。 然后，我需要选择合适的内容范围。C++有很多方面，比如面向对象、模板、STL、内存管理、多线程等。考虑到常见考点，内存管理和面向对象是比较重要的部分，而且容易设计陷阱题。比如，可以设计一个涉及动态内存分配和类构造/析构的题目，这样能考察对拷贝构造函数、赋值运算符的理解，以及深拷贝和浅拷贝的区别。 接下来，具体设计题目。题目应该描述一个类，比如动态数组类，包含构造函数、拷贝构造函数、赋值运算符和析构函数。然后让用户实现这些函数，并预测输出，或者找出潜在的问题。例如，用户可能在没有正确实现拷贝构造函数的情况下导致浅拷贝，进而引发双重释放的错误。 然后，编写示例代码，确保代码中存在常见错误，比如未定义拷贝构造函数，导致默认的拷贝构造函数执行浅拷贝。这样当对象被复制时，两个对象的指针指向同一内存区域，析构时会被删除两次，导致运行时错误。 接下来，思考参考答案。需要详细解释每个函数的作用，指出代码中的问题，比如缺少深拷贝，导致双重释放。同时，给出修正后的代码，展示如何正确实现拷贝构造函数和赋值运算符，使用深拷贝，并确保在赋值时释放原有内存。 还要考虑用户可能的疑问点，比如为什么默认的拷贝构造函数不行，深拷贝和浅拷贝的区别，以及如何安全地管理动态内存。这些点都应在参考答案中详细解释，帮助用户理解问题本质。 最后，检查题目是否符合系统级指令：使用正确的中文，数学表达式用$...$格式（如果有的话），结构清晰，分步骤解答。确保LaTeX语法正确，但在这个问题中可能涉及较少数学公式，主要关注代码和内存管理的逻辑。 总结来说，设计一个涉及动态内存管理的类实现题目，能够有效考察用户对C++核心概念的理解，同时提供详细的解析帮助用户加深记忆。</think>### C++练习题：动态数组类的实现与内存管理 --- #### 题目描述 设计一个动态数组类 `DynamicArray`，要求实现以下功能： 1. 构造函数：根据传入的整数 `n` 动态分配长度为 `n` 的整型数组，并初始化所有元素为 `0` 2. 拷贝构造函数：实现深拷贝 3. 赋值运算符重载：正确处理自我赋值及内存泄漏问题 4. 析构函数：正确释放内存 观察以下代码片段，指出存在的问题并提供修正后的完整实现： ```cpp #include <iostream> using namespace std; class DynamicArray { private: int* data; int size; public: DynamicArray(int n) { size = n; data = new int[n]; for (int i = 0; i < n; ++i) data[i] = 0; } ~DynamicArray() { delete[] data; } void print() { for (int i = 0; i < size; ++i) cout << data[i] << " "; cout << endl; } }; int main() { DynamicArray arr1(5); DynamicArray arr2 = arr1; arr1.print(); arr2.print(); return 0; } ``` --- #### 参考答案 **问题分析**： 1. 未定义拷贝构造函数，导致默认拷贝构造函数执行浅拷贝 2. 未重载赋值运算符，同类对象赋值时存在相同问题 3. `arr1` 和 `arr2` 的 `data` 指向同一内存，程序退出时导致双重释放（double free） **修正代码**： ```cpp class DynamicArray { private: int* data; int size; public: // 构造函数 DynamicArray(int n) : size(n), data(new int[n]()) {} // 拷贝构造函数（深拷贝） DynamicArray(const DynamicArray& other) : size(other.size), data(new int[other.size]) { for (int i = 0; i < size; ++i) data[i] = other.data[i]; } // 赋值运算符重载 DynamicArray& operator=(const DynamicArray& other) { if (this != &other) { // 防止自我赋值 delete[] data; // 释放原有内存 size = other.size; data = new int[size]; for (int i = 0; i < size; ++i) data[i] = other.data[i]; } return *this; } // 析构函数 ~DynamicArray() { delete[] data; } void print() { /* 保持不变 */ } }; ``` **关键知识点**： 1. 当类包含动态分配的资源时，必须显式定义拷贝构造函数、赋值运算符和析构函数（Rule of Three） 2. 深拷贝与浅拷贝的区别：深拷贝会创建新的内存空间并复制内容，避免指针指向同一地址 3. 赋值运算符需先检查自我赋值，避免释放自身内存导致后续访问错误 --- #### 进阶思考 若将 `data` 成员改为 `unique_ptr<int[]>`，代码需要如何调整？这会如何影响内存管理方式？