深入分析MFC中的CArray类

核心提示：我们在使用vc进行比较复杂的编程时，经常需要用到复杂的数组结构，深入分析MFC中的CArray类，并希望能实现动态管理，由于C++并不支持动态数组，通过[]来访问数组元素是如何实现的呢？其实只要重载运算符[]即可，CArray[]有两种实现，MFC提供了一个CArray类来实现动态数组的功能，有效的使用CArray类

我们在使用vc进行比较复杂的编程时，经常需要用到复杂的数组结构，并希望能实现动态管理。由于C++并不支持动态数组，MFC提供了一个CArray类来实现动态数组的功能。有效的使用CArray类，可以提高程序的效率。
MFC提供了一套模板库，来实现一些比较常见的数据结构如Array,List,Map。CArray即为其中的一个，用来实现动态数组的功能。
CArray是从CObject派生,有两个模板参数，第一个参数就是CArray类数组元素的变量类型，后一个是函数调用时的参数类型。
我们有一个类 class Object，我们要定义一个Object的动态数组，那么我们可以用以下两种方法：

CArray<Object,Object>　Var1;
CArray<Object,Object&>　Var2;Var1与Var2哪一个的效率要高呢？ Var2的效率要高。为什么呢？接下来我们对CArray的源代码做一个剖析就清楚了。
先了解一下CArray中的成员变量及作用。TYPE* m_pData;　 // 数据保存地址的指针
int m_nSize;　　　 // 用户当前定义的数组的大小
int m_nMaxSize;　 // 当前实际分配的数组的大小
int m_nGrowBy;　 // 分配内存时增长的元素个数首先来看它的构造函数,对成员变量进行了初始化。CArray<TYPE, ARG_TYPE>::CArray()
{
　　m_pData = NULL;
　　m_nSize = m_nMaxSize = m_nGrowBy = 0;
}SetSize成员函数是用来为数组分配空间的，从这里着手，看CArray是如何对数据进行管理的。SetSize的函数定义如下：void SetSize( int nNewSize, int nGrowBy = -1 );nNewSize 指定数组的大小
nGrowBy 如果需要增加数组大小时增加的元素的个数。
对SetSize的代码，进行分析。(由于代码太长，只列出部分重要部分)void CArray<TYPE, ARG_TYPE>::SetSize(int nNewSize, int nGrowBy)
{
　　if (nNewSize == 0)
　　{
　　　　// 第一种情况
　　　　// 当nNewSize为0时,需要将数组置为空,
　　　　// 如果数组本身即为空,则不需做任何处理
　　　　// 如果数组本身已含有数据,则需要清除数组元素
　　　　if (m_pData != NULL)
　　　　{
　　　　　　//DestructElements 函数实现了对数组元素析构函数的调用
　　　　　　//不能使用delete m_pData　因为我们必须要调用数组元素的析构函数
　　　　　　DestructElements<TYPE>(m_pData, m_nSize);
　　　　　　//现在才能释放内存
　　　　　　delete[] (BYTE*)m_pData;
　　　　　　m_pData = NULL;
　　　　}
　　　　m_nSize = m_nMaxSize = 0;
　　}
　　else if (m_pData == NULL)
　　{
　　　　// 第二种情况
　　　　// 当m_pData==NULL时还没有为数组分配内存
　　　　//首先我们要为数组分配内存，sizeof(TYPE)可以得到数组元素所需的字节数
　　　　//使用new 数组分配了内存。注意，没有调用构造函数
　　　　m_pData = (TYPE*) new BYTE[nNewSize * sizeof(TYPE)];
　　　　//下面的函数调用数组元素的构造函数
　　　　ConstructElements<TYPE>(m_pData, nNewSize);
　　　　//记录下当前数组元素的个数
　　　　m_nSize = m_nMaxSize = nNewSize;
　　}
　　else if (nNewSize <= m_nMaxSize)
　　{
　　　　// 第三种情况
　　　　// 这种情况需要分配的元素个数比已经实际已经分配的元素个数要少
　　　　if (nNewSize > m_nSize)
　　　　{
　　　　　　// 需要增加元素的情况
　　　　　　// 与第二种情况的处理过程，既然元素空间已经分配，
　　　　　　// 只要调用新增元素的构造函数就Ok
　　　　　　ConstructElements<TYPE>(&m_pData[m_nSize], nNewSize-m_nSize);
　　　　}
　　　　else if (m_nSize > nNewSize)
　　　　{
　　　　　　// 现在是元素减少的情况，我们是否要重新分配内存呢?
　　　　　　//　No,这种做法不好，后面来讨论。
　　　　　　//　下面代码释放多余的元素,不是释放内存，只是调用析构函数
　　　　　　DestructElements<TYPE>(&m_pData[nNewSize], m_nSize-nNewSize);
　　　　}
　　　　m_nSize = nNewSize;
　　}
　　else
　　{
　　　　//这是最糟糕的情况，因为需要的元素大于m_nMaxSize，
　　　　// 意味着需要重新分配内存才能解决问题
　　　　// 计算需要分配的数组元素的个数
　　　　int nNewMax;
　　　　if (nNewSize < m_nMaxSize + nGrowBy)
　　　　　　nNewMax = m_nMaxSize + nGrowBy;
　　　　else
　　　　　　nNewMax = nNewSize;　
　　　　// 重新分配一块内存
　　　　TYPE* pNewData = (TYPE*) new BYTE[nNewMax * sizeof(TYPE)];
　　　　//实现将已有的数据复制到新的的内存空间
　　　　memcpy(pNewData, m_pData, m_nSize * sizeof(TYPE));
　　　　// 对新增的元素调用构造函数
　　　　ConstructElements<TYPE>(&pNewData[m_nSize], nNewSize-m_nSize);
　　　　//释放内存
　　　　delete[] (BYTE*)m_pData;
　　　　//将数据保存
　　　　m_pData = pNewData;
　　　　m_nSize = nNewSize;
　　　　m_nMaxSize = nNewMax;
　　}
}注意上面代码中标注为粗体的代码，它们实现了对象的构造与析构。如果我们只为对象分配内存，却没有调用构造与析构函数，会不会有问题呢?
如果只是使用c++的基本数据类型,如果int,long，那的确不会有什么问题。如果使用的是一个类，比如下面的类：class Object
{
public:
　Object(){ ID = 0; }
　~Object();
protected:
　int ID;
};我们只为Object类分配了空间，也能正常使用。但是，类的成员变量ID的值却是不定的，因为没有初始化。如果是一个更复杂的组合类，在构造函数中做了许多工作，那可能就不能正常运行了。
同样，删除的数组元素时，也一定要调用它的析构函数。
我们来看下面的Preson类class Preson
{
public:
　　Preson()
　　{
　　　　name = new char[10];
　　}
　　~Preson()
　　{
　　　　delete []name;
　　}
　　char* name;
　　int　 age;
}如果我没调用构造函数，那么对name操作肯定会出错。我们调用了构造函数后，删除元素时，如果不调用析构函数，那么，name所指向的内存不能正确释放，就会造成内存泄漏。
我们来看一下ConstructElements与DestructElements如何实现构造与析构函数的调用。
下面是ConstructElements函数的实现代码template<class TYPE>
AFX_INLINE void AFXAPI ConstructElements(TYPE* pElements, int nCount)
{
　　// first do bit-wise zero initialization
　　memset((void*)pElements, 0, nCount * sizeof(TYPE));
　　for (; nCount--; pElements++)
　　　　::new((void*)pElements) TYPE;
}ConstructElements是一个模板函数。对构造函数的调用是通过标为黑体的代码实现的。可能很多人不熟悉new 的这种用法，它可以实现指定的内存空间中构造类的实例，不会再分配新的内存空间。类的实例产生在已经分配的内存中，并且new操作会调用对象的构造函数。因为vc中没有办法直接调用构造函数，而通过这种方法，巧妙的实现对构造函数的调用。
再来看DestructElements 函数的代码template<class TYPE>
AFX_INLINE void AFXAPI DestructElements(TYPE* pElements, int nCount)
{
　　for (; nCount--; pElements++)
　　　　pElements->~TYPE();
}DestructElements函数同样是一个模板函数，实现很简单，直接调用类的析构函数即可。

如果定义一个CArray对象 CArray<Object,Object&> myObject ，对myObject就可象数组一样，通过下标来访问指定的数组元素。通过[]来访问数组元素是如何实现的呢？其实只要重载运算符[]即可。
CArray[]有两种实现，区别在于返回值不同。我们来看看代码：