OOP C++操作符中的问题

Question

我对C++还是个新手。我的问题是编写一个关于矩阵的OOP C++程序(创建一个矩阵类并向这个类添加一些方法)以下是我的代码：

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

class Matrix 
{
    private:
        int col, row;
        double *a;
    public:
        Matrix(int col = 1, int row = 1) {
            this->col = col; this->row = row;
        }
        ~Matrix() {
            delete a;
            col = row = 0;
        }
        void insertMatrix() {
            a = new double[this->col * this->row];
            for (int i = 0; i < this->row; i++)
                for (int j = 0; j < this->col; j++) {
                    cout << endl << "a[" << i + 1 << "][" << j + 1 << "] = ";
                    cin >> this->a[i * this->col + j];
                }
        }
        void printMatrix() {
            for (int i = 0; i < this->row; i++) {
                for (int j = 0; j < this->col; j++)
                    cout << setw(9) << this->a[i * this->col + j];
                cout << endl;
            }
            cout << endl;
        }
        int getCol() {
            return col;
        }
        int getRow() {
            return row;
        }
        Matrix operator+(Matrix);
        Matrix operator-(Matrix);
};

Matrix Matrix::operator+(Matrix x) {
    if (x.col != col || x.row != row) {
        cout << endl << "Can't add these two matrices";
        exit(0);
    }
    Matrix sum(x.col, x.row);
    sum.a = new double(sum.col * sum.row);
    for (int i = 0; i < this->col * this->row; i++)
        sum.a[i] = a[i] + x.a[i];
    return sum;
}

Matrix Matrix::operator-(Matrix x) {
    if (x.col != this->col || x.row != this->row) {
        cout << endl << "Can't subtract these two matrices";
        exit(0);
    }
    Matrix dif(this->col, this->row);
    dif.a = new double(dif.col * dif.row);
    for (int i = 0; i < this->col * this->row; i++)
        dif.a[i] = this->a[i] - x.a[i];
    return dif;
}

int main()
{
    int row, col;
    cout << endl << "Column = "; cin >> col; cout << endl << "Row = "; cin >> row;
    Matrix A(col, row), B(col, row);
    A.insertMatrix(); B.insertMatrix();
    cout << "Matrix A: " << endl; A.printMatrix(); 
    cout << "Matrix B: " << endl; B.printMatrix();
    cout << "Matrix (A + B)" << endl; (A + B).printMatrix();
    cout << "Matrix (A - B)" << endl; (A - B).printMatrix();
}

我看不出有任何错误。我可以编译这个程序。但每次我尝试输入一些数字时，程序总是冻结，并显示“停止工作”的消息，并得到错误的答案。我在Windows8中使用的是Orwell Dev C++，有人能解释一下原因吗？

Answer 1

一个错误是您错误地使用了new。

 sum.a = new double(sum.col * sum.row);

上面的代码动态创建了一个单精度的双精度值，并将该值初始化为sum.col * sum.row。

您应该使用new[]

 sum.a = new double[sum.col * sum.row];

那么在使用new[]时，您必须使用delete[]，而不是delete。

另一个错误是您没有在构造函数中初始化a指针。当矩阵被销毁时，析构函数将在指向谁知道在哪里的指针上发出一个delete。

因此，这个简单的一行程序有问题：

int main() {
   Matrix m;
}  // < -- problems here 

修复方法是确保您的指针已初始化：

Matrix(int mcol = 1, int mrow = 1) : a(0), col(mcol), row(mrow) {}

请注意，a现在已初始化为0。还要注意成员初始化列表的用法。

然而，另一个错误是您的Matrix类缺少用户定义的复制构造函数和赋值操作符。当您通过值返回或传递Matrix时，就像这里所做的那样：

Matrix Matrix::operator+(Matrix x)

拷贝只会在指针上做一次浅拷贝，因此你的程序会有内存泄漏，双重释放错误等。请阅读“规则3"：

What is The Rule of Three?

其他问题：

不要在类代码中调用 exit(0) 。如果我想使用你的Matrix类，并且我给operator +一个不正确大小的Matrix，请不要关闭我的应用程序！相反，抛出一个异常，或者发出一个assert()。

查看此处：exit() call inside a function which should return a reference

Answer 2

程序中的主要问题是，在重载的运算符中，返回一个堆栈分配的Matrix对象，该对象将调用复制构造函数。

但是由于您没有定义，编译器将为您生成它，执行逐位复制，这意味着复制的对象中的d指针将指向与堆栈中的对象相同的位置。

因此，析构函数被调用两次。

当离开函数overloads;

• when销毁复制的对象时销毁，这紧跟在这一行之后：

(A + B).printMatrix();

这就是为什么你的程序会异常终止，出现类似下面这样的错误：

错误在`./rez'：()：无效的下一个大小(快速)：0x00000000020390c0

正如其他人所建议的那样，如果您遵循3 (或C++11/14中的5)的规则，您就不会遇到这个问题。

Answer 3

另一个错误是对规则3的公然违反；复制您的Matrix会破坏它的所有权语义。

为什么不使用std::vector<double>来代替呢？