【C++】是内存管理,但C++ !! 模板初阶

news2024/11/14 11:30:58

目录

一,回望C语言内存

二, C++  内存管理方式 

1. 内置类型

2. 自定义类型

3. new & malloc 返回内容区别

4. operator new   & operator  delete 

5. malloc/free和new/delete的区别总结

6. 定位new表达式(placement-new) (了解)

三,模板初阶

1.  泛型编程——概念

2. 函数模板

(1. 模板实例化

   概念 

(2. 显式实例化

(3. 隐式实例化

3.  类模板——【练习】实现栈的Push


一,回望C语言内存

尝试给出下面答案:

结果:

解析:

二, C++  内存管理方式 

C语言内存管理方式在C++中可以继续使用,但有些地方就无能为力,而且使用起来比较麻烦,因此C++又提出了自己的 内存管理方式通过new和delete操作符进行动态内存管理

1. 内置类型

 对于内置类型 new / delete 与 malloc & free 没有本质的区别

void Test()
{   // 申请一个int空间
	int* z1 = new int;
    // 申请5个int的数组
	int* z2 = new int[5];
	// 申请一个int空间,初始化为5
	int* z3 = new int(5);

    // 销毁
	delete z1;
	delete[] z2; // 销毁类型要匹配
	delete z3;
	// 对于内置类型 new / delete 与 malloc & free 没有本质的区别
	// 仅仅new只是用法上简化了
}

注意: C++里面没有支持 C语言 realloc 的创新,C++接口不支持扩容。 

2. 自定义类型

new 的原理
  1. 调用 operator new 函数申请空间
  2. 在申请的空间上执行构造函数,完成对象的构造
delete 的原理
  1. 在空间上执行析构函数,完成对象中资源的清理工作
  2. 调用 operator delete 函数释放对象的空间
new T[N] 的原理
  1. 调用 operator new[] 函数,在 operator new[] 中实际调用 operator new 函数完成 N 个对
象空间的申请
  2. 在申请的空间上执行 N 次构造函数
delete[] 的原理
  1. 在释放的对象空间上执行 N 次析构函数,完成 N 个对象中资源的清理
  2. 调用 operator delete[] 释放空间,实际在 operator delete[] 中调用 operator delete 来释
放空间

struct  B
{
public:
	B(int b)
	{
		k = b;
		cout << "B" << endl;
	}

	~B()
	{
		cout << "~B" << endl;
	}
private:
	int k;
};

struct  A
{
public:
	A(int sum, int b)
		: _sum(sum)
		, _b(b)
	{
		cout << "A" << endl;
	}

	~A()
	{
		cout << "~A" << endl;
	}
private:
	int _sum;
	B _b;
};

int func()
{
	A* p1 = new A(10, 20); // 1.内置类型初始化  2. 自定义类型调用其构造函数
	A* p2 = new A[10];     
	A* p3 = new A[10]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; // 多实例,并且初始化
	delete p1;             // 1. 销毁内置类型   2. 调用析构函数
	delete[] p2;           // 销毁类型一定要匹配使用, 否则可能出现报错
	delete[] p3;
	return 0;  // 返回码
}

3. new & malloc 返回内容区别

(1) malloc 失败 返回 null 指针

(2) new  失败    会返回异常 (异常后面再着重开始讲)

void test()
{
	try   // 其中如果new失败会进入异常,也就是catch
	{
		// 当内存申请超过一定限度,会申请失败
	// malloc 失败会返回null
		char* p1 = (char*)malloc(sizeof(char) * 1024u * 1024u * 1024u * 1024u * 1024 * 1024);
		printf("%p\n", p1);
		// new  失败会抛异常
		char* p2 = new char[1024 * 1024 * 1024 * 1024 * 1024 * 1024];
		printf("%p\n", p2);

		free(p1);
		delete[] p2;
	}
	catch (const std::exception& e)   // 打印最近的异常信息
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
}

注意: 面对new 失败返回异常 会用一个try 来包含 需要new 的代码。

4. operator new   & operator  delete 

       new和delete是用户进行 动态内存申请和释放的操作符operator new 和operator delete是系统提供的 全局函数new在底层调用operator new全局函数来申请空间, delete在底层通过 operator delete全局函数来释放空间。
(总得来说 operator new & delete,并不是函数重载,而是帮助new,delete实现其机制的全局函数)

 

operator new该函数实际通过malloc来申请空间,当malloc申请空间成功时直接返回;申请空间失败,尝试执行空间不足应对措施,如果改应对措施用户设置了,则继续申请否则抛异常。( new -> operator new ->  malloc  ->  指针 或  异常

operator delete: 该函数最终是通过free来释放空间的。 

5. malloc/freenew/delete的区别总结

malloc/free和new/delete的 共同点是:
都是从 堆上申请空间,并且需要用户手动释放
不同的地方是:
  • 1. malloc和free是函数,new和delete是操作符
  • 2. malloc申请的空间不会初始化,new可以初始化
  • 3. malloc申请空间时,需要手动计算空间大小并传递,new只需在其后跟上空间的类型即可,如果是多个对象,[]中指定对象个数即可
  • 4. malloc的返回值为void*, 在使用时必须强转,new不需要,因为new后跟的是空间的类型
  • 5. malloc申请空间失败时,返回的是NULL,因此使用时必须判空,new不需要,但是new需要捕获异常
  • 6. 申请自定义类型对象时,malloc/free只会开辟空间,不会调用构造函数与析构函数,而new在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化,delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理。

6. 定位new表达式(placement-new) (了解)

定位new表达式是在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象

如: new  (p1)  A (10)  // 其中 p1 通过malloc已开辟空间但未初始化,A是类型 , 10是调用自定义构造函数初始化的值。

使用场景:
定位new表达式在实际中一般是配合 内存池(后面我们再提)使用。因为内存池分配出的内存没有初始化,所以如果是自定义类型的对象,需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化。

struct  B
{
public:
	B(int b)
	{
		k = b;
		cout << "B" << endl;
	}

	~B()
	{
		cout << "~B" << endl;
	}
private:
	int k;
};

void test1()
{
	B* p3 = (B*)malloc(sizeof(B));
	// malloc 的空间并未初始化
	new (p3) B(100); // 给构造函数参数 100
	p3->~B();
	delete p3;
}


三,模板初阶

1.  泛型编程——概念

函数模板代表了一个函数家族,该函数模板与类型无关,在使用时被参数化,根据实参类型产生函数的特定 类型版本。

我们肯定写过这样的编程

void Swap(int& z1, int& z2)
{
	int tmp = z2;
	z2 = z1;
	z1 = tmp;
}

交换函数,一般只能处理一种数据; 而一个程序需要交换多种类型数据,这样我们需要创建多种类型交换函数,这个过程是重复,低效的

泛型编程:编写与类型无关的通用代码,是代码复用的一种手段。模板是泛型编程的基础。

2. 函数模板

原理:函数模板是一个蓝图,它本身并不是函数,是编译器用使用方式产生特定具体类型函数的模具。所以其实模 板就是将本来应该我们做的重复的事情交给了编译器。

编译器使用模板步骤:

1. 推演 类型

2. 模板实例化

下面简单展示一下:

template <class T>   // 或者 <template T> T只是取名字
void Swap(T& z1, T& z2)
{
	T tmp = z2;
	z2 = z1;
	z1 = tmp;
}

int main()
{
	int i = 1, b = 2;
	Swap(i, b);
	return 0;
}

在编译器编译阶段,对于模板函数的使用,编译器需要根据传入的实参类型来推演生成对应类型的函数以供调用。比如:当用double类型使用函数模板时,编译器通过对实参类型的推演,将T确定为double类型,然后产生一份专门处理double类型的代码,同理这就是我们交换函数的模板, 中间编译器会进行推导类型,编译更复杂,时间会稍久一些。

注意:交换用的是同一套模板,但调用的函数并不是同一个函数。(编译器自动帮我们创建不同类型的交换函数)

关键的来了: 以后不需要自己创建交换函数C++库中有一套交换函数,在std 命名空间里面。

操作如下:

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int i = 1, b = 2;
	double z = 1.1, k = 2.2;
	swap(i, b);   // 小写就行
	swap(z, k);   // 模板推导,需要类型相同,否则报推导类型不确定
	return 0;
}

(1. 模板实例化

概念 

用不同类型的参数使用函数模板时,称为函数模板的 实例化。  模板参数实例化分为 隐式实例化    和    显式实例化

(2. 显式实例化

在函数名后的<>中   指定模板参数   的实际类型

template <class T>   // 或者 <template T>
T* func1(int n)
{
	T* k1 = new T(n);
}


int main(void)
{
 int a = 10;
 double b = 20.0;
 
 // 显式实例化
 Add<int>(a, b);  1. 普通
 func1<A>(10);    2. 特殊,必须要显式否则怎么推演?计算机:二进制给你,你来推演!
 return 0;
}

(3. 隐式实例化

让编译器根据实参   推演模板 参数的实际类型

#include <iostream>
using namespace std;

int ADD(size_t & z1, size_t & z2)  // size_t是标准C库中定义的,它是一个基本的与机器相关的无符号整数的C/C + +类型
  // 就简单理解为 unsiged int 主要防止 负数
{
	return z1 + z2;
}

template <class T>   // 或者 <template T>
T ADD(const T& z1, const T& z2)
{
	return z1 + z2;
}

template <class B1, class B2> // 可以提供多个模板
B1 ADD(B1& b1, B2& b2)
{
	return b1;
}

int main()
{
	// 隐式实例 ——通过编译器自动推导, 不人为干预。
	int i = 1, b = 2;
	double z = 1.1, k = 2.2;
	cout << ADD(i, (int)z) << endl; // 模板 不支持1.1 -> 1 隐式转化,但可以提前,进入的是
	cout << ADD(1.2, (double)1) << endl;

	// 思考;调用哪一个函数
	cout << ADD(i, b) << endl;  // 计算机会调用现成的函数,
	// 调用 int ADD(int& z1, int& z2) ; 模板实例化需要通过编译器,所以优先级比较低。
	cout << ADD(z, i) << endl;  // 两种类型,则会选择多类型模型 B1 ADD(B1& b1, B2& b2)
	return 0;
}

3.  类模板——【练习】实现栈的Push

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

template <class T>
class stack
{
public:
	stack(int capacity = 4)
		: _size(0)
		, _capacity(capacity)
		, plist(nullptr)
	{
		plist = new T[_capacity];
	}

	void Push(T x)
	{
		assert(plist);
		if (_size == _capacity)
		{
			// 1. 开空间
			// 2. 拷贝旧数据
			T* tmp = new T[_capacity * 2];
			if (plist)   // plist 首先是空指针,如果是是第一次不需要拷贝旧数据
			{
				memcpy(tmp, plist, sizeof(T) * _capacity);
				// 如果申请成功
				_capacity *= 2;
				delete[] plist;
				plist = tmp;
			}
		}
		plist[_size++] = x;
		cout << plist[_size - 1] << endl;
	}

	void Pop()
	{
		assert(_size > 0)
		_size--;
	}

	const T& TopStack()  // 返回栈顶元素,用的是引用,可以修改 私密成员,所以需要const修饰
	{
		assert(_size > 0);  // 防止栈为空
		return plist[_size - 1];
	}

	~stack()
	{
		delete[] plist;
		_size = _capacity = 0;
	}
private:
	T* plist;
	int _size;
	int _capacity;
};

void func()
{
	try
	{
		stack<int> p1;  // 其中如果new失败会进入异常,也就是catch
		stack<char> p2;
		p1.Push(1);
		p1.Push(2);
		p1.Push(3);
		p1.Push(4);
		p1.Push(5);

		cout << p1.TopStack() << endl;
	}
	catch (const std::exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl; // 打印最近的异常信息
	}
}

总结:

  • 类模板定义与声明不能分离(同文件允许分离),否则会报错。
  • 一般类实例化时,不带类型,所以一般类模板都要使用显示实例化。
  • 在C++中,类模板在头文件中定义,因此可以写成“ .hpp”的头文件,意思是不仅有声明而且还有实现,一般是类模板实现。

结语

本小节就到这里了,感谢小伙伴的浏览,如果有什么建议,欢迎在评论区评论;如果给小伙伴带来一些收获请留下你的小赞,你的点赞和关注将会成为博主创作的动力。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/624085.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

018+limou+C语言预处理

0.前言 您好&#xff0c;这里是limou3434的一篇博客&#xff0c;感兴趣您可以看看我的其他博文系列。本次我主要给您带来了C语言有关预处理的知识。 1.宏的深度理解与使用 1.1.数值宏常量 #define PI 3.1415926注意define和#之间是可以留有空格的 1.2.字符宏常量 #includ…

是德DSO9254A示波器/KEYSIGHT DSO9254A:2.5 GHz

KEYSIGHT是德DSO9254A示波器&#xff0c;Infiniium 9000 系列 2.5 GHz 示波器提供 4 个模拟通道、10 Mpts 存储器和 20 GSa/s 采样率。 简介 Keysight(原Agilent) Infiniium DSO9254A 配有 15 英寸 XGA 显示屏&#xff0c;而且包装非常轻巧&#xff0c;仅有 9 英寸深、26 磅重…

C++ 编写二维码(有源码)

首先来展示一下成果&#xff1a; 二维码图片好像违规了&#xff0c;直接给链接吧网址链接 如果你扫了这个二维码就会得到一个网址&#xff0c;该网址是我写代码的参考&#xff0c;该网站讲述了如何编写一个二维码&#xff0c;很详细&#xff0c;我没有实现汉字的编码&#xff…

LeetCode ! 42 Trapping Rain Water

参考资料&#xff1a;leetCode评论区大佬, 《程序员代码面试指南》 思路1&#xff1a;使用单调栈 维持一个从栈底到栈顶中的元素——下标&#xff0c;对应到数组是从大到小排序。 遍历数组&#xff0c;如果新值大于栈顶元素&#xff08;下标&#xff09;对应的数组值&#xf…

『Linux』第九讲:Linux多线程详解(六 - 完结)_ 线程池 | 读写锁

「前言」文章是关于Linux多线程方面的知识&#xff0c;上一篇是 Linux多线程详解&#xff08;五&#xff09;&#xff0c;今天这篇是 Linux多线程详解&#xff08;六&#xff09;&#xff0c;也是多线程最后一篇&#xff0c;内容大致是线程池&#xff0c;讲解下面开始&#xff…

什么?英语不好?这所211可以不考英语!

本期为大家整理热门院校“哈尔滨工程大学810”的择校分析&#xff0c;这个择校分析专题会为大家结合&#xff1a;初试复试占比、复试录取规则&#xff08;是否公平&#xff09;、往年录取录取名单、招生人数、分数线、专业课难度等进行分析。希望能够帮到大家! –所有数据来源…

KDJJC-80绝缘油介电强度测试仪

一、概述 测试仪&#xff08;单杯&#xff09;是我公司科研技术人员&#xff0c;依据国家标准GB507-1986及行标DL/T846.7-2004的有关规定&#xff0c;发挥自身优势&#xff0c;经过多次现场试验和长期不懈努力&#xff0c;精心研制开发的高准确度、数字化工业仪器。 为满足不同…

初步了解SpringCloud微服务架构

✅作者简介&#xff1a;大家好&#xff0c;我是Cisyam&#xff0c;热爱Java后端开发者&#xff0c;一个想要与大家共同进步的男人&#x1f609;&#x1f609; &#x1f34e;个人主页&#xff1a;Cisyam-Shark的博客 &#x1f49e;当前专栏&#xff1a; 微服务探索之旅 ✨特色专…

Apikit SaaS 10.9.0 版本更新:接口测试支持通过 URL 请求大型文件,覆盖更多场景的文件请求测试

Hi&#xff0c;大家好&#xff01; Eolink Apikit 即将在 2023年 6月 8日晚 18:00 开始更新 10.9.0 版本。本次版本更新主要是对多个应用级资源合并&#xff0c;并基于此简化付费套餐和降低费率。 本次应用合并是为了接下来更好的发挥 Eolink Apikit 的优势&#xff0c;提供 …

Web前端-React学习

React基础 React 概述 React 是一个用于构建用户界面的JavaScript库。 用户界面&#xff1a; HTML页面&#xff08;前端&#xff09; React主要用来写HTML页面&#xff0c; 或构建Web应用 如果从MVC的角度来看&#xff0c;React仅仅是视图层&#xff08;V&#xff09;,也就…

多目标建模loss为什么最好同时收敛?

多目标的多个loss是否同时收敛最好&#xff1f; 假设 task A的独有参数 W a W_a Wa​task B的独有参数 W b W_b Wb​task A和 task B的共享的参数 W s W_s Ws​ 那么 l o s s l o s s a l o s s b loss loss_a loss_b losslossa​lossb​ 假设损失函数为 f f f&…

【DepthFilter】深度滤波器

14讲P326-327 函数实现一个深度滤波器&#xff0c;用于计算图像中某个像素点的深度值。算法步骤的含义和含义&#xff1a; 将当前帧的像素点和参考帧的像素点通过三角化计算深度。将参考帧到当前帧的变换矩阵 T_C_R 转换为当前帧到参考帧的变换矩阵 T_R_C。将参考帧像素点 pt_…

Docker超详细基础使用(带图)

目录 安装ubuntu 基本使用命令 docker run 容器名 延伸命令 启动ubuntu 查看所有正在运行的容器 指定容器别名启动 doker ps 延伸命令 退出容器 重新进入正在运行的容器 启动容器 删除已停止的容器 强制删除容器 查看容器日志 查看容器内部运行的进程 ​编辑 查看容…

Axure教程—分段滑动条

本文将教大家如何用AXURE中动态面板制作单分段滑动条 一、效果 预览地址&#xff1a;https://c00qrq.axshare.com 下载地址&#xff1a;https://download.csdn.net/download/weixin_43516258/87881401?spm1001.2014.3001.5503 二、功能 滑块滑动到相应的浮点&#xff0c;显示…

【SVN】SVN查看日志时报错:联系服务器时出现问题,条目不可读

目录 0.背景介绍 1.问题原因 2.解决步骤 0.背景介绍 环境&#xff1a;SVN服务器在ubuntu下&#xff0c;SVN客户端在windows下。 最近在搭ubuntu下的SVN的服务器&#xff0c;然后再windows下用SVN客户端将文件上传至服务器保管。 windows下想查看日志时&#xff0c;报错【…

React学习7 redux

redux的三个核心概念 1. action 动作的对象包含2个属性 type&#xff1a;标识属性, 值为字符串, 唯一, 必要属性data&#xff1a;数据属性, 值类型任意, 可选属性例子&#xff1a;{ type: ADD_STUDENT,data:{name: tom,age:18} } 2. reducer 用于初始化状态、加工状态。加工…

健身器材开发方案,带有12位ADC检测、LED屏显的语音IC-N9300

身体锻炼过程中所使用到的所有物品&#xff0c;健身器材类体育用品则主要涉及健身领域&#xff0c;包括室外健身器材和室内健身器材。 每天清晨或傍晚跑跑步&#xff0c;不仅能提高身体素质同时能得到很好的瘦身效果。然而大部分人觉得慢跑等运动过于无聊没有给予运动者本身进行…

【Redis编译安装】---redis-4.0.8

【Redis编译安装】---redis-4.0.8 &#x1f53b; 一、Redis 编译安装1.1 ⛳ 上传解压1.2 ⛳ 升级gcc环境1.3 ⛳ 编译安装1.3.1 &#x1f341;cd 到redis解压目录1.3.2 &#x1f341;编译1.3.3 &#x1f341; make test1.3.4 &#x1f341; 安装tcl-8.51.3.5 &#x1f341; 安装…

shell 第十一章

1.写一个库函数&#xff0c;用定时任务调用这个库函数&#xff0c;每月1号执行 1.sh: 1.1.sh: 2.以免交互的方式实现 ssh 远程登录&#xff0c;密码错误也直接退出&#xff0c;不用人干预 3.以免交互的方式&#xff0c;实现磁盘分区、格式化、挂载

Keysight 34970A数据采集记录仪产品介绍

Keysight 34970A数据采集记录仪 Keysight 34970A数据采集记录仪开关单元由一个 3 插槽主机和一个内置的 6 1/2 位数字万用表组成。每个通道可以单独配置&#xff0c;以测量 11 种不同功能之一&#xff0c;这样既不会增加成本&#xff0c;也不必使用复杂的信号调理附件。您可用…