C/C++复习 day3（C++11，stl）

C/C++复习day3

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前言

继续day3

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一、C++ 11

C++11 引入了很多新奇的东西，帮助我们去更好的结构化编程。

1.右值引用

day01
因为右值引用在day1已经做过梳理，在此不过多赘述。

push和emplace系列的区别

1. push：可能会接受到一个已经创建好的对象。那么在传参时会调用拷贝构造函数引起不必要的开销。
2. emplace：接受构造函数的参数（可能为左值也可能为右值），直接在容器内部原位构造对象，避免了不必要的临时对象创建以及可能的复制或移动操作。

2.lambda函数

1.用法

lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement
}

a. [capture-list]

捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用。

1. [var]：表示值传递方式捕捉变量var
2. [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
3. [&var]：表示引用传递捕捉变量var
4. [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
5. [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

b.parameters

函数参数列表

c.mutable->

默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。

d.return-type

返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。

e.statement

函数体
注意:lambda函数表达式不能进行互相赋值，即使类型相同

3.包装器

1.function包装器

function包装器 也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板，也是一个包装器。
上述我门提到lambda函数不能进行赋值（也不能通过函数指针去访问它），那如果我们想将lambda函数赋予一个“名字”怎么办呢？ 我们就可以利用function包装器。

用法

function<a(b)>
a表示函数的返回值
b表示函数的形参类型。

std::function<double(double)> func = [](double d)->double{ return d /
4; };cout << useF(func, 11.11) << endl;

这样我们在处理括号匹配就可以通过一个map存储右括号以及对应的匹配函数。

2.bind函数包装器（适配器）

std::bind函数定义在头文件中，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

int func(int a,int b)
{cout<<a<<' '<<b<<endl;
}
int main()
{function<int(int,int)> f1 = std::bind(func,placeholders::_1,placeholders::_2);
}
f1(1,2);

注意参数默认是从_1开始的，我们可以变化_1,_2的值来调整参数的位置。

4.智能指针

1.发展历史

早期，在C++98标准引入了第一个智能指针：auto_ptr，但其存在一些局限性，权限的转移存在一些问题。
C++11则引入了更加强大的智能指针:unique_ptr,shared_ptr,weak_ptr

2.RAII

RAII（Resource Acquisition Is Initialization）是一种利用对象生命周期来控制程序资源（如内存、文件句柄、网络连接、互斥量等等）的简单技术。
在对象构造时获取资源，接着控制对资源的访问使之在对象的生命周期内始终保持有效，最后在对象析构的时候释放资源。借此，我们实际上把管理一份资源的责任托管给了一个对象。这种做法有两大好处：

1. 不需要显式地释放资源。
2. 采用这种方式，对象所需的资源在其生命期内始终保持有效。

3.各自的特点即模拟实现

a.auto_ptr

作为最早的一个智能指针，它首先提出将指针封装到一个类中，这样调用类对象的构造和析构就可以完成指针的初始化和释放。同时通过重载*，->运算符来真正的模拟实现指针。
但是 auto_ptr 在进行赋值时，会将原有的指针释放并将其置为nullptr，导致delete出现问题。（即管理权转移的思想）
接下来进行简单的模拟实现：

template<class T>
class auto_ptr{
public:auto_ptr(T* ptr):_ptr(ptr){}auto_ptr(auto_ptr& ap):_ptr(ap._ptr){ptr = nullptr;}auto_ptr<T>& operator=(auto_ptr& ap){if (this != &ap){if (_ptr != nullptr)delete _ptr;}_ptr = ap._ptr;ap._ptr = nullptr;return *this;}~auto_ptr(){if (_ptr != nullptr){std::cout << "delete _ptr" << std::endl;delete _ptr;}}T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}
private:T* _ptr;
};

结论：auto_ptr是一个失败设计，很多公司明确要求不能使用auto_ptr

b.unique_ptr

unique_ptr的实现原理：简单粗暴的防拷贝。它直接将拷贝构造和拷贝赋值删除，以此来处理auto_ptr的问题。

template<class T>
class unique_ptr{
public:unique_ptr( T* ptr):_ptr(ptr){}~unique_ptr(){if (_ptr != nullptr){std::cout << "delete _ptr" << std::endl;delete _ptr;}}T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}unique_ptr(const unique_ptr<T>& up) = delete;unique_ptr<T> operator=(const unique_ptr<T>& up) = delete;
private:T* _ptr;
};

c.shared_ptr

shared_ptr的原理：是通过引用计数的方式来实现多个shared_ptr对象之间共享资源。

template<class T>
class shared_ptr{
public:shared_ptr(T* ptr):_ptr(ptr){_num = new int(1);}shared_ptr(const shared_ptr<T>& sp):_ptr(sp._ptr),_num(sp._num){(*_num)++;}shared_ptr<T>& operator=(const shared_ptr<T>& sp){if (this == &sp)return *this;if (--*(_num) == 0){std::cout << "delete _ptr" << std::endl;delete _ptr;delete _num;}_ptr = sp._ptr;_num = sp._num;(*_num)++;return *this;}~shared_ptr(){if (--(*_num) == 0 && _ptr!=nullptr){std::cout << "delete _ptr" << std::endl;delete _ptr;delete _num;}}T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}int use_num(){return *(_num);}T* get()const{return _ptr;}private:T* _ptr;int* _num;
};

shared_ptr会在成员变量中存一个计数指针，初始化时为其开好空间并且赋值为1，每增加一次引用则让计数指针++。析构时则让其–，判断是否为0，若为0则delete;

循环引用问题

shared_ptr看起来是非常靠谱的，但有一种情况它会出现问题。

struct ListNode
{int _data;shared_ptr<ListNode> _prev;shared_ptr<ListNode> _next;~ListNode(){ cout << "~ListNode()" << endl; }
};
int main()
{shared_ptr<ListNode> node1(new ListNode);shared_ptr<ListNode> node2(new ListNode);node1->_next = node2;node2->_prev = node1;return 0;
}

问题分析：
node1 和 node2 两个对象指向两个结点，此时引用计数都为1；
但是当我们让node1->_next=node2时，相当于node2多加了一个引用，因为底层的计数指针是互用的，所以此时node2引用计数变为2。同理，node1的也变为2。
然后他俩调用析构函数，引用计数变为1。但_next和_pre还指向的结点，因此都无法完成析构。这就叫循环引用。
为了解决这个问题，我们就引入了weak_ptr

d.weak_ptr

特点:在引用时，内部不会增加引用计数，同时析构函数也不会去释放指针。
因此将上述next和pre指针换为weak_ptr即可解决问题。

template<class T>
class weak_ptr{
public:weak_ptr(T* ptr=nullptr):_ptr(ptr){}weak_ptr(const shared_ptr<T>& sp):_ptr(sp.get()){}weak_ptr<T>& operator=(const shared_ptr<T>& sp){_ptr = sp.get();return *this;}~weak_ptr(){std::cout << "~weak_ptr" << std::endl; }T& operator*(){return *_ptr;}T* operator->(){return _ptr;}
private:T* _ptr;
};

4.定制删除器

如果对象不是new出来的，而是malloc出来的该怎么办呢？
这里通过一个删除器来解决，即对智能指针传一个仿函数进去。
new->delete || new[] -> delete [] || malloc -> free

5.类型转化

标准C++为了加强类型转换的可视性，引入了四种命名的强制类型转换操作符：
static_cast、reinterpret_cast、const_cast、dynamic_cast

a.static_cast

static_cast用于非多态类型的转换（静态转换），编译器隐式执行的任何类型转换都可用static_cast，但它不能用于两个不相关的类型进行转换

int main()
{double d = 12.34;int a = static_cast<int>(d);cout<<a<<endl;return 0;
}

b.reinterpred_cast

reinterpret_cast操作符通常为操作数的位模式提供较低层次的重新解释，用于将一种类型转换为另一种不同的类型

int a=0;// 这里使用static_cast会报错，应该使用reinterpret_cast//int *p = static_cast<int*>(a);int *p = reinterpret_cast<int*>(a);

c.const_cast

const_cast最常用的用途就是删除变量的const属性，方便赋值

	const int a = 0;int* p = const_cast<int*>(&a);*p = 2;std::cout << a << " " << *p << std::endl;// 不会改变原来a的值

d.dynamic_cast

dynamic_cast用于将一个父类对象的指针/引用转换为子类对象的指针或引用(动态转换)
向上转型：子类对象指针/引用->父类指针/引用(不需要转换，赋值兼容规则)
向下转型：父类对象指针/引用->子类指针/引用(用dynamic_cast转型是安全的)

注意：
1. dynamic_cast只能用于父类含有虚函数的类
2. dynamic_cast会先检查是否能转换成功，能成功则转换，不能则返回0

RTTI

RTTI：Run-time Type identification的简称，即：运行时类型识别。
C++通过以下方式来支持RTTI：

1. typeid运算符
2. dynamic_cast运算符
3. decltype(自动推导表达式的类型)

二、stl

空间配置器：和一个哈希桶一样，小于128就去桶里找，大于128就去malloc

总结

以上就是C/C++的学习笔记，之后可能还会继续补充。
本人小白一枚，有错误之处还望各位大佬指正。