第12章 动态内存

• 生存期
  • 全局对象：程序启动时分配，程序结束时销毁
  • 局部对象：进入其定义所在的程序块时被创建，离开块时被销毁
  • static对象：第一次使用前被分配，程序结束时销毁
  • 动态分配的对象：只有当显式地被释放时，才会被销毁
• 程序内存：
  • 静态内存：局部static对象，类static数据成员，定义在任何函数外的变量→使用前分配内存，程序结束时销毁；
    • 局部static对象：令局部变量的声明周期贯穿函数调用及之后的时间，在程序执行路径第一次经过对象定义语句时初始化，知道程序终止被销毁
  • 栈内存：定义在函数内的非static对象→仅在其定义的程序块运行时存在；
    • 分配在静态或者栈内存中的对象由编译器自动创建和销毁
  • 动态内存：动态分配，生存期由程序控制→显示创建，显示销毁。
• 动态内存：
  • new创建，delete销毁→确保正确释放内存困难。
  • （c++11）智能指针：shared_ptr 允许多个指针指向同一对象，unique_ptr 不允许....， weak_ptr 伴随类？，弱引用？，指向shared_ptr指向的对象。→memory头文件中
• 使用动态生存期的资源：
  • 程序不知道自己需要多少对象；
  • 程序不知道所需对象的准确类型；
  • 程序需要在多个对象间共享数据。

零、术语表

一、动态内存和智能指针

1. shared_ptr类

• 模板类→创建：shared_ptr<string> p1; shared_ptr<list<int>> p2;

• 初始化：

  • 默认初始化→保存空指针；
  • 其他方式？（12.1.3）

• 操作：
  shared_ptr和unique_ptr共有：shared_ptr<T> sp；p；*p；p->mem；p.get()？； swap(p,q)；p.swap(q)
  shared_ptr 独有：make_shared<T> (args)；shared_ptr<T> p(q)；p=q；p.unique()；p.use _count()

• make_shared函数

  • 最安全的分配和使用动态内存的方法，memory头文件；
  • 类似顺序容器的emplace成员，用其参数来构造给定类型的对象；
    eg. shared_ptr<int> p1 = make_shared<int>(42);
    shared_ptr<string> p2 = make_shared<string>(10,'9');
  • 不传递参数时→值初始化；

• shared_ptr的工作原理：

  • 可认为每个shared_ptr都有一个关联的计数器（引用计数）；
  • 一旦计数器变为0，会自动释放所管理的对象→通过析构函数销毁， - shared_ptr的析构函数 递减它指向对象的引用计数/计数为0时释放内存；
  • 计数器：
    • 拷贝→计数器递增；
    • 赋值p = q → p指向对象计数递减，q指向对象计数递增；
    • 返回p→ 需要向调用者传递一个p的拷贝，计数递增。
    • shared_ptr被销毁，例如一个局部的shared_ptr离开其作用域→计数器递减
  • 由于在最后一个shared_ptr销毁前内存都不会释放，所以需要保证shared_ptr在无用之后不再保留；

• 回顾知识点：
  基于const的重载→通过区分成员函数是否是const对其重载，分别适用于常量版本和非常量版本的对象。
  initializer_list→6.2.6

2. 直接管理内存

• 使用new分配和初始化对象：new无法为分配的对象命名，而是返回一个指向该对象的指针：int *pi = new int;
• 初始化：
  • 默认初始化→默认状况下使用，（内置类型或组合类型对象的值未定义，类类型用默认构造函数）；
    • 定义变量时没有指定初值，则变量被默认初始化；
    • 内置类型，定义于任何函数体之外被初始化为0，否则不被初始化，值是未定义的→建议初始化每一个内置类型的变量
  • 直接初始化→圆括号，int *pi = new int(1024), string *s = new string(10,'9')；
  • 列表初始化 vector<int> *p = new vector<int>{0,1,2,3,4,5}
  • 值初始化：→int *p = new int()；
    • 内置类型，初始值设为0
    • 其余类型，默认初始化
• 可以用new分配const对象：const int *pci = new const int(1024)→该对象必须初始化。
• 使用delete释放内存：接受一个指向想要释放对象的指针：delete p，p必须指向一个动态分配的对象或空指针！，动态分配的const对象不可被改变但可被销毁。
  • 执行两个动作：销毁给定指针指向的对象，释放对应的内存。
  • 指向动态对象的指针必需记得在不用时释放内存，eg，当一个指针离开其作用域，它指向的对象什么都不会发生，如果是一个指向动态对象的指针，那么内存将不被释放。
• new,delete使用常见问题：
  • 忘记delete内存；
  • 使用已经释放掉的对象；
  • 同一块内存释放两次；
• 空悬指针：指向一块曾经保存数据对象，但现在已经无效的内存的指针，如：int *p = new int(43); auto q = p; delete p；→q现在是一个空悬指针。

3. shared_ptr和new结合使用

4. unique_ptr

5. weak_ptr