慕课网C++课程

1. 计算机内存

1. 储存层次

2. 内存单元与地址

3. 指针定义

2. 左值与右值

1. 数组与指针

1. 概念

3. C++中的原始指针

1. 数组指针与指针数组

2. const pointer 与 pointer to const

• 测试

• 数组只是指向了一块字符空间，没有自己真实的地址
  
• pStr1指向了数组指向的字符的地址，编译器做了优化

• pStr2-指针变量本身的地址，为字符数组地址
  
• pStr3地址指向的字符串内容不能有任何改变
  
• pStr2指针的内容可以改变，但是与pStr1指针指向的内存一致，因此，虽然pStr1只读，但pStr2改变后，pStr1指向内容还是发生了改变
  

3. 指向指针的指针

4.关于野指针

4.1 指向指针的指针

4.2 NULL指针

4.3 野指针

5. 指针的基本运算

5.1 & 操作

• 取地址的值，只能做右值，取到地址后，作为一个空间变量，可以赋给一个指针，
• 但是取特定空间的地址操作不能做左值，即，不能通过取地址操作改变地址
  

5.2 *操作

• 右值，是取指针指向地址空间上的对象值
• 左值，是取指针指向的地址空间，可以对地址进行操作
  
  

5.3 ++和–操作

• 不能作为左值，只是一个中间的副本，没有明确的地址
  
  

5.4 ++++与----运算符

6. 内存分配

6.1 总览

6.2 heap堆

6.3 分配和回收动态内存的原则

6.4 资源管理方案–RAII

6.5 c++中几种变量的对比

6.6 内存泄漏问题

4 更安全方式使用指针

1. 智能指针

auto_ptr

• new的对象出了作用域，会自动删除
• 指针设置为空，用nullptr,NULL是c语言语法，有二意，建议用nullptr对指针设空
  
  
  

unique_ptr

#include "stdafx.h"

#include <memory>   // 智能指针
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	// 在这个范围之外，unique_ptr被释放
	{
		auto i = unique_ptr<int>(new int(10));
		cout << *i << endl;
	}

	// unique_ptr
	auto w = std::make_unique<int>(10);
	cout << *(w.get()) << endl;      // 10
	//auto w2 = w; // 编译错误如果想要把 w 复制给 w2, 是不可以的。
	//  因为复制从语义上来说，两个对象将共享同一块内存。

	// unique_ptr 只支持移动语义, 即如下
	auto w2 = std::move(w); // w2 获得内存所有权，w 此时等于 nullptr
	cout << ((w.get() != nullptr) ? (*w.get()) : -1) << endl;       // -1
	cout << ((w2.get() != nullptr) ? (*w2.get()) : -1) << endl;   // 10
    return 0;
}

shared_ptr

• 需要一个引用计数的信号量控制

weak_ptr

• 解决循环引用的问题
  
• 用法示例
• shared_ptr 内部是利用引用计数来实现内存的自动管理，
• 每当复制一个 shared_ptr，引用计数会 + 1。当一个 shared_ptr 离开作用域时，引用计数会 - 1。
• 当引用计数为 0 的时候，则 delete 内存。

// shared_ptr 
	{
		//shared_ptr 代表的是共享所有权，即多个 shared_ptr 可以共享同一块内存。
		auto wA = shared_ptr<int>(new int(20));
		{
			auto wA2 = wA;
			cout << ((wA2.get() != nullptr) ? (*wA2.get()) : -1) << endl;    // 20
			cout << ((wA.get() != nullptr) ? (*wA.get()) : -1) << endl;      // 20
			cout << wA2.use_count() << endl; // 引用计数 ：2
			cout << wA.use_count() << endl;                                  // 2
		} // WA2出了作用域，消亡
		//cout << wA2.use_count() << endl;                                               
		cout << wA.use_count() << endl;                                      // 1
		cout << ((wA.get() != nullptr) ? (*wA.get()) : -1) << endl;          // 20
	}

• move语法的使用

// move 语法
	//将 wAA 对象 move 给 wAA2，意味着 wAA 放弃了对内存的所有权和管理，此时 wAA对象等于 nullptr。
	//而 wAA2 获得了对象所有权，但因为此时 wAA 已不再持有对象，因此 wAA2 的引用计数为 1。
	auto wAA = std::make_shared<int>(30);
	auto wAA2 = std::move(wAA); // 此时 wAA 等于 nullptr，wAA2.use_count() 等于 1
	cout << ((wAA.get() != nullptr) ? (*wAA.get()) : -1) << endl;        // -1
	cout << ((wAA2.get() != nullptr) ? (*wAA2.get()) : -1) << endl;      // 30
	cout << wAA.use_count() << endl;                                     // 0
	cout << wAA2.use_count() << endl;   

• 循环引用问题

// demo5-11.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"

#include <string>
#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;

// 具有shared_ptr指针的两个结构体
struct B;
struct A {
	shared_ptr<B> pb;
	~A()
	{
		cout << "~A()" << endl;
	}
};
struct B {
	shared_ptr<A> pa;
	~B()
	{
		cout << "~B()" << endl;
	}
};

// 具有shared_ptr和weak_ptr指针的两个结构体
struct BW;
struct AW
{
	shared_ptr<BW> pb;
	~AW()
	{
		cout << "~AW()" << endl;
	}
};
struct BW
{
	weak_ptr<AW> pa;
	~BW()
	{
		cout << "~BW()" << endl;
	}
};


// pa 和 pb 存在着循环引用，根据 shared_ptr 引用计数的原理，pa 和 pb 都无法被正常的释放。
// weak_ptr 是为了解决 shared_ptr 双向引用的问题。
void Test()
{
	cout << "Test shared_ptr and shared_ptr:  " << endl;
	shared_ptr<A> tA(new A());       // 1
	shared_ptr<B> tB(new B());       // 1
	cout << tA.use_count() << endl;
	cout << tB.use_count() << endl;
	tA->pb = tB;
	tB->pa = tA;
	cout << tA.use_count() << endl;  // 2
	cout << tB.use_count() << endl;  // 2
}
void Test2()
{
	cout << "Test weak_ptr and shared_ptr:  " << endl;
	shared_ptr<AW> tA(new AW());
	shared_ptr<BW> tB(new BW());
	cout << tA.use_count() << endl;   // 1
	cout << tB.use_count() << endl;   // 1
	tA->pb = tB;
	tB->pa = tA;
	cout << tA.use_count() << endl;   // 1，weak_ptr指向tA,不会对tA的引用计数产生影响
	cout << tB.use_count() << endl;   // 2
} // 当作用域结束后，Aw计数只有1，减一为0后，会正常释放，Aw消亡后，对BW的影响也消除

int main()
{
	Test();
	Test2();

    return 0;
}

2. 引用

为何使用引用

引用的使用

• 测试

// demo5-12.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;

// 编写一个函数，输入两个int型变量a,b
// 实现在函数内部将a,b的值进行交换。
void swap(int& a, int& b)
{
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}
void swap2(int* a, int* b)
{
	int tmp = *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;
}

int main()
{
	// 交换变量的测试
	int a = 3, b = 4;
	swap(a, b);
	assert(a == 4 && b == 3);

	a = 3, b = 4;
	swap2(&a, &b); // 用指针变量，需要传地址
	assert(a == 4 && b == 3);


    return 0;
}

函数传递总结