Реализация большого числа в C++

Question

Я пытаюсь реализовать Big Number в C++ со строками. Сначала я выполняю перегрузку оператора для оператора «+», добавление для длины цифр> 3 подходит правильно, но менее 3 дает значение мусора после результата. Я не понимаю, почему это происходит. Вот мой код.

#include<iostream> 
#include<cstring> 
#define SIZE 100 
using namespace std; 
class BigNumber 
{ 
    char *chNumber; 
    long nLength,nMaxLength; 
    public : 
     BigNumber() 
     { 
      nLength = nMaxLength = 0; 
      Init(); 
     } 
     BigNumber(long length) 
     { 
      nLength = length; 
      nMaxLength = length; 
      Init(); 
     } 
     BigNumber(const char *str,long length) 
     { 
      nLength = strlen(str); 
      nMaxLength = length;    
      Init(); 
      memset(chNumber,0,sizeof(char)); 
      strncpy(chNumber,str,length); 
     } 
     /*** copy constructor **/ 
     BigNumber(const BigNumber &source) 
     { 
      nLength = strlen(source.chNumber); 
      nMaxLength = source.nMaxLength; 
      if(source.chNumber) 
      { 
       Init(); 
       strncpy(chNumber,source.chNumber,nLength); 
      } 
      else 
       chNumber = 0; 
     } 
     void Init() 
     { 
      chNumber = new char[nMaxLength + 5]; 
      memset(chNumber,0,sizeof(char)); 
     } 
     ~BigNumber() 
     { 
      delete[] chNumber; 
      chNumber = 0; 
      nLength = 0; 
     } 
     char* getNumber() 
     { 
      return chNumber; 
     } 
     const long size() const 
     { 
      return nLength; 
     } 
     const long capacity() const 
     { 
      return nMaxLength; 
     } 
     friend long maxsize(BigNumber &obj1,BigNumber &obj2) 
     { 
      return (obj1.size() > obj2.size()) ? obj1.size():obj2.size(); 
     } 
     friend ostream& operator<<(ostream &out,BigNumber &obj) 
     { 
      //out<<"String is "<<obj.chNumber<<" of length "<<obj.nLength 
      // <<" and max length allocated is "<<obj.nMaxLength; 
      out<<obj.chNumber; 
      return out; 
     } 

     friend istream& operator>>(istream &in,BigNumber &obj) 
     { 
      obj.Init(); 
      in>>obj.chNumber; 
      obj.nLength = strlen(obj.chNumber); 
      return in; 
     } 
     BigNumber &operator=(const BigNumber &obj) 
     { 
      if(this == &obj) 
      { 
       return *this; 
      } 
      delete[] chNumber; 
      chNumber = 0; 
      nLength = strlen(obj.chNumber); 
      Init(); 
      strncpy(chNumber,obj.chNumber,nLength); 
      return *this; 
     } 
     void operator=(char * str) 
     { 
      nLength = strlen(str); 
      Init(); 
      strncpy(chNumber,str,nLength); 
     } 
     friend BigNumber reverse(const BigNumber &obj1) 
     { 
      long length = obj1.size(); 
      int m=0; 
      BigNumber obj2(length+5); 
      for(int i=length-1;i>=0;--i) 
      { 
       obj2.chNumber[m++]=obj1.chNumber[i]; 
      } 
      obj2.chNumber[m]='\0'; 
      //cout<<obj2.chNumber<<endl; 
      obj2.nLength = m; 
      return obj2; 
     } 
     friend BigNumber operator+(BigNumber &obj1,BigNumber &obj2) 
     { 
      long newLength = maxsize(obj1,obj2); 
      BigNumber obj3(newLength + 5); 
      int length1 = obj1.size(); 
      int length2 = obj2.size(); 
      int i,j,carry=0,num,m=0; 
      for(i=length1-1,j=length2-1; i>=0 || j>=0 ; --i,--j) 
      { 
       if(i>=0 && j>=0) 
       { 
        num = (obj1.chNumber[i]-'0') + (obj2.chNumber[j]-'0') + carry; 
       } 
       else if(i>=0) 
       { 
        num = obj1.chNumber[i] - '0' + carry; 
       } 
       else if(j>=0) 
       { 
        num = obj2.chNumber[j] - '0' + carry; 
       } 
       carry = num/10; 
       num = num%10; 
       obj3.chNumber[m++] = num+'0'; 
      } 
      obj3.chNumber[m]='\0'; 
      obj3.nLength = m; 
      BigNumber obj4 = reverse(obj3); 
      cout<<obj4<<endl; 
      return reverse(obj3); 
     } 
}; 

void test_addition() 
{ 
    BigNumber n1("42",3),n2("1",2),n3; 
    n3 = n1 + n2; 
    cout<<n3<<endl; 
    n1 = "123"; 
    n2 = "345"; 
    n3 = n1 + n2; 
    cout<<n3<<endl; 
} 
int main() 
{ 
    test_addition(); 
    return 0; 
} 

Перед возвращением из оператора функции +(), я печать суммы его дает правильный вывод и после возвращения я печать даю значение барахла после результата.

Спасибо

Answer 1

Есть некоторые проблемы в вашей реализации, а именно:

1. плохое управление памятью
2. недостающее конструктор копирования
3. operator+ не приходится ненулевым carry после петля выходит или учитывает возможность того, что сумма может иметь более длинную длину, чем два входных значения.

Попробуйте вместо этого:

#include <iostream> 
#include <cstring> 
#include <iomanip> 

#define SIZE 100 

class BigNumber 
{ 
private: 
    char *chNumber; 
    long nLength, nMaxLength; 

    public : 
     BigNumber() 
     { 
      nLength = nMaxLength = 0; 
      Init(); 
     } 

     BigNumber(long initialCapacity) 
     { 
      nLength = 0; 
      nMaxLength = initialCapacity; 
      Init(); 
     } 

     BigNumber(const char *str) 
     { 
      nLength = nMaxLength = strlen(str); 
      Init(); 
      memcpy(chNumber, str, nLength); 
     } 

     BigNumber(const BigNumber &source) 
     { 
      nLength = source.nLength; 
      nMaxLength = source.nMaxLength; 
      Init(); 
      memcpy(chNumber, source.chNumber, nLength); 
     } 

     void Init() 
     { 
      chNumber = new char[nMaxLength + 5]; 
      memset(chNumber, 0, nMaxLength + 5); 
     } 

     ~BigNumber() 
     { 
      delete[] chNumber; 
      chNumber = 0; 
      nLength = nMaxLength = 0; 
     } 

     const char* getNumber() const 
     { 
      return chNumber; 
     } 

     const long size() const 
     { 
      return nLength; 
     } 

     const long capacity() const 
     { 
      return nMaxLength; 
     } 

     friend long maxsize(const BigNumber &obj1, const BigNumber &obj2) 
     { 
      return (obj1.size() > obj2.size()) ? obj1.size(): obj2.size(); 
     } 

     friend ostream& operator<<(ostream &out, const BigNumber &obj) 
     { 
      //out<<"String is "<<obj.chNumber<<" of length "<<obj.nLength 
      // <<" and max length allocated is "<<obj.nMaxLength; 
      out << obj.chNumber; 
      return out; 
     } 

     friend istream& operator>>(istream &in, BigNumber &obj) 
     { 
      char tmp[SIZE+1]; 
      memset(tmp, 0, SIZE); 
      in >> setw(SIZE) >> tmp; 
      obj = tmp; 
      return in; 
     } 

     BigNumber &operator=(const BigNumber &obj) 
     { 
      if (this != &obj) 
      { 
       delete[] chNumber; 
       chNumber = 0; 
       nLength = obj.nLength; 
       nMaxLength = obj.nMaxLength; 
       Init(); 
       memcpy(chNumber, obj.chNumber, nLength); 
      } 
      return *this; 
     } 

     BigNumber& operator=(const char* str) 
     { 
      delete[] chNumber; 
      chNumber = 0; 
      nLength = nMaxLength = strlen(str); 
      Init(); 
      memcpy(chNumber, str, nLength); 
     } 

     friend BigNumber reverse(const BigNumber &obj1) 
     { 
      long length = obj1.size(); 
      int m = 0; 
      BigNumber obj2(length); 
      for(int i = length-1; i >= 0; --i) 
      { 
       obj2.chNumber[m++] = obj1.chNumber[i]; 
      } 
      obj2.chNumber[m] = '\0'; 
      //cout << obj2.chNumber << endl; 
      obj2.nLength = m; 
      return obj2; 
     } 

     friend BigNumber operator+(const BigNumber &obj1, const BigNumber &obj2) 
     { 
      long newCapacity = maxsize(obj1, obj2) + 1; 
      BigNumber obj3(newCapacity); 
      int length1 = obj1.size(); 
      int length2 = obj2.size(); 
      int carry = 0, num, m = 0; 
      for(int i = length1-1, j = length2-1; (i >= 0) || (j >= 0); --i, --j) 
      { 
       if ((i >= 0) && (j >= 0)) 
       { 
        num = (obj1.chNumber[i]-'0') + (obj2.chNumber[j]-'0') + carry; 
       } 
       else if (i >= 0) 
       { 
        num = obj1.chNumber[i] - '0' + carry; 
       } 
       else 
       { 
        num = obj2.chNumber[j] - '0' + carry; 
       } 
       carry = num/10; 
       num %= 10; 
       obj3.chNumber[m++] = num+'0'; 
      } 
      if (carry != 0) 
       obj3.chNumber[m++] = carry+'0'; 
      obj3.chNumber[m]='\0'; 
      obj3.nLength = m; 
      return reverse(obj3); 
     } 
}; 

С учетом сказанного, я настоятельно рекомендую вам изменить свой внутренний буфер использовать std::string вместо char[] массива, а также использовать стандартные функции STL вместо написания своя. Это немного упростит реализацию:

#include <iostream> 
#include <cstring> 
#include <iomanip> 
#include <algorithm> 

#define SIZE 100 

class BigNumber 
{ 
private: 
    std::string chNumber; 

public: 
    BigNumber() 
    { 
    } 

    BigNumber(const BigNumber &src) 
     : chNumber(src.chNumber) 
    { 
    } 

    BigNumber(long initialCapacity) 
    { 
     chNumber.reserve(initialCapacity); 
    } 

    BigNumber(const char *str) 
     : chNumber(str) 
    { 
    } 

    const char* getNumber() const 
    { 
     return chNumber.c_str(); 
    } 

    const long size() const 
    { 
     return chNumber.size(); 
    } 

    const long capacity() const 
    { 
     return chNumber.capacity(); 
    } 

    friend ostream& operator<<(ostream &out, const BigNumber &obj) 
    { 
     //out<<"String is " << obj.chNumber << " of length " << obj.size() 
     // << " and max length allocated is " << obj.capacity(); 
     out << obj.chNumber.c_str(); 
     return out; 
    } 

    friend istream& operator>>(istream &in, BigNumber &obj) 
    { 
     char tmp[SIZE+1]; 
     memset(tmp, 0, SIZE); 
     in >> std::setw(SIZE) >> tmp; 
     obj = tmp; 
     return in; 
    } 

    BigNumber& operator=(const BigNumber &obj) 
    { 
     chNumber = obj.chNumber; 
     return *this; 
    } 

    friend BigNumber operator+(const BigNumber &obj1, const BigNumber &obj2) 
    { 
     BigNumber obj3(std::max(obj1.size(), obj2.size())+1); 
     int length1 = obj1.size(); 
     int length2 = obj2.size(); 
     int carry=0, num; 
     for (int i = length1-1, j = length2-1; (i >=0) || (j >= 0); --i,--j) 
     { 
      if ((i >= 0) && (j >= 0)) 
      { 
       num = (obj1.chNumber[i] - '0') + (obj2.chNumber[j] - '0') + carry; 
      } 
      else if (i >= 0) 
      { 
       num = (obj1.chNumber[i] - '0') + carry; 
      } 
      else 
      { 
       num = (obj2.chNumber[j] - '0') + carry; 
      } 
      carry = num/10; 
      num %= 10; 
      obj3.chNumber += ('0'+num); 
     } 
     if (carry != 0) 
      obj3.chNumber += ('0'+carry); 
     std::reverse(obj3.chNumber.begin(), obj3.chNumber.end()); 
     return obj3; 
    } 
}; 

void test_addition() 
{ 
    BigNumber n1("42"), n2("1"), n3; 
    n3 = n1 + n2; 
    std::cout << n3 << std::endl; 
    n1 = "123"; 
    n2 = "345"; 
    n3 = n1 + n2; 
    std::cout << n3 << std::endl; 
} 

int main() 
{ 
    test_addition(); 
    return 0; 
}