СПРИНТ № 7 | Модель памяти в C++ | Урок 10: Присваивание объектов 2/2

// Тут можно подключить scopedptr.h и ptrvector.h,
// если они вам понадобятся.
#include <new> // Для исключения bad_alloc
#include <vector>
#include <cassert>
#include <algorithm>
#include <stdexcept>

using namespace std;
// Используйте эту заготовку PtrVector или замените её на свою реализацию
template <typename T>
class PtrVector {
public:
    PtrVector() = default;

    // Создаёт вектор указателей на копии объектов из other
    PtrVector(const PtrVector& other) {
        // Резервируем место в vector-е для хранения нужного количества элементов
        // Благодаря этому при push_back не будет выбрасываться исключение
        items_.reserve(other.items_.size());

        try {
            for (auto p : other.items_) {
                // Копируем объект, если указатель на него ненулевой
                auto p_copy = p ? new T(*p) : nullptr;  // new может выбросить исключение

                // Не выбросит исключение, т. к. в vector память уже зарезервирована
                items_.push_back(p_copy);
            }
        }
        catch (...) {
            // удаляем элементы в векторе и перевыбрасываем пойманное исключение
            DeleteItems();
            throw;
        }
    }

    // Деструктор удаляет объекты в куче, на которые ссылаются указатели,
    // в векторе items_
    ~PtrVector() {
        DeleteItems();
    }

    PtrVector& operator=(const PtrVector& rhs)
    {
        if (this != &rhs)
        {
            auto rhs_copy(rhs);
            swap_(rhs_copy);

        }
        return *this;
    }

    void swap_(PtrVector& other) noexcept
    {
        swap(other.items_, this->items_);
    }


    // Возвращает ссылку на вектор указателей
    vector<T*>& GetItems() noexcept {
        return items_;
    }

    // Возвращает константную ссылку на вектор указателей
    vector<T*> const& GetItems() const noexcept {
        return items_;
    }

private:
    void DeleteItems() noexcept {
        for (auto p : items_) {
            delete p;
        }
    }

    vector<T*> items_;
};

template <typename T>
class ScopedPtr {
public:
    ScopedPtr() = default;

    explicit ScopedPtr(T* raw_ptr) noexcept
        : ptr_(raw_ptr) {
    }

    // Запрещаем копирование указателя
    ScopedPtr(const ScopedPtr&) = delete;

    ~ScopedPtr() {
        delete ptr_;
    }

    T* GetRawPtr() const noexcept {
        return ptr_;
    }

    T* Release() noexcept {
        T* p = ptr_;
        ptr_ = nullptr;
        return p;
    }

    explicit operator bool() const {
        return ptr_ != nullptr;
    }

    T* operator->() const {
        using namespace std::literals;
        if (!ptr_) {
            throw std::logic_error("Scoped ptr is null"s);
        }
        return ptr_;
    }

    T& operator*() const {
        using namespace std::literals;
        if (!ptr_) {
            throw std::logic_error("Scoped ptr is null"s);
        }
        return *ptr_;
    }

private:
    T* ptr_ = nullptr;
};

using namespace std;
// Щупальце
class Tentacle {
public:
    explicit Tentacle(int id) noexcept
        : id_(id) {
    }

    int GetId() const noexcept {
        return id_;
    }

    Tentacle* GetLinkedTentacle() const noexcept {
        return linked_tentacle_;
    }
    void LinkTo(Tentacle& tentacle) noexcept {
        linked_tentacle_ = &tentacle;
    }
    void Unlink() noexcept {
        linked_tentacle_ = nullptr;
    }

private:
    int id_ = 0;
    Tentacle* linked_tentacle_ = nullptr;
};

// Осьминог
class Octopus {
public:
    Octopus()
        : Octopus(8) {
    }

    explicit Octopus(int num_tentacles) {
        Tentacle* t = nullptr;
        try {
            for (int i = 1; i <= num_tentacles; ++i) {
                t = new Tentacle(i);      // Может выбросить исключение bad_alloc
                tentacles_.GetItems().push_back(t);  // Может выбросить исключение bad_alloc

                // Обнуляем указатель на щупальце, которое уже добавили в tentacles_,
                // чтобы не удалить его в обработчике catch повторно
                t = nullptr;
            }
        }
        catch (const std::bad_alloc&) {
            // Удаляем щупальца, которые успели попасть в контейнер tentacles_
            Cleanup();
            // Удаляем щупальце, которое создали, но не добавили в tentacles_
            delete t;
            // Конструктор не смог создать осьминога с восемью щупальцами,
            // поэтому выбрасываем исключение, чтобы сообщить вызывающему коду об ошибке
            // throw без параметров внутри catch выполняет ПЕРЕВЫБРОС пойманного исключения
            throw;
        }
    }

    ~Octopus() {
        // Осьминог владеет объектами в динамической памяти (щупальца),
        // которые должны быть удалены при его разрушении.
        // Деструктор - лучшее место, чтобы прибраться за собой.
        Cleanup();
    }

    // Добавляет новое щупальце с идентификатором,
    // равным (количество_щупалец + 1):
    // 1, 2, 3, ...
    // Возвращает ссылку на добавленное щупальце
    Tentacle& AddTentacle() {
        ScopedPtr<Tentacle>tentacle(new Tentacle(GetTentacleCount() + 1));
        tentacles_.GetItems().push_back(tentacle.GetRawPtr());
        tentacle.Release();
        return *tentacles_.GetItems().back();
    }

    int GetTentacleCount() const noexcept {
        return static_cast<int>(tentacles_.GetItems().size());
    }

    const Tentacle& GetTentacle(size_t index) const {
        return *tentacles_.GetItems().at(index);
    }
    Tentacle& GetTentacle(size_t index) {
        return *tentacles_.GetItems().at(index);
    }

private:
    void Cleanup() {
        // Удаляем щупальца осьминога из динамической памяти
        for (Tentacle* t : tentacles_.GetItems()) {
            delete t;
        }
        // Очищаем массив указателей на щупальца
        tentacles_.GetItems().clear();
    }

    // Вектор хранит указатели на щупальца. Сами объекты щупалец находятся в куче

    PtrVector<Tentacle> tentacles_;
};

int main() {
    // Проверка присваивания осьминогов
    {
        Octopus octopus1(3);

        // Настраиваем состояние исходного осьминога
        octopus1.GetTentacle(2).LinkTo(octopus1.GetTentacle(1));

        // До присваивания octopus2 имеет своё собственное состояние
        Octopus octopus2(10);

        octopus2 = octopus1;

        // После присваивания осьминогов щупальца копии имеют то же состояние,
        // что и щупальца присваиваемого объекта
        assert(octopus2.GetTentacleCount() == octopus1.GetTentacleCount());
        for (int i = 0; i < octopus2.GetTentacleCount(); ++i) {
            auto& tentacle1 = octopus1.GetTentacle(i);
            auto& tentacle2 = octopus2.GetTentacle(i);
            assert(&tentacle2 != &tentacle1);
            assert(tentacle2.GetId() == tentacle1.GetId());
            assert(tentacle2.GetLinkedTentacle() == tentacle1.GetLinkedTentacle());
        }
    }

    // Проверка самоприсваивания осьминогов
    {
        Octopus octopus(3);

        // Настраиваем состояние осьминога
        octopus.GetTentacle(0).LinkTo(octopus.GetTentacle(1));

        vector<pair<Tentacle*, Tentacle*>> tentacles;
        // Сохраняем информацию о щупальцах осьминога и его копии
        for (int i = 0; i < octopus.GetTentacleCount(); ++i) {
            tentacles.push_back({ &octopus.GetTentacle(i), octopus.GetTentacle(i).GetLinkedTentacle() });
        }

        // Выполняем самоприсваивание
        octopus = octopus;

        // После самоприсваивания состояние осьминога не должно измениться
        assert(octopus.GetTentacleCount() == static_cast<int>(tentacles.size()));
        for (int i = 0; i < octopus.GetTentacleCount(); ++i) {
            auto& tentacle_with_link = tentacles.at(i);
            assert(&octopus.GetTentacle(i) == tentacle_with_link.first);
            assert(octopus.GetTentacle(i).GetLinkedTentacle() == tentacle_with_link.second);
        }
    }
}