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标准C++ -- day09

时间:2023-09-01 19:57:43浏览次数:39  
标签:day09 指向 -- C++ 内存 shared 异常 ptr 指针

一、智能指针
  • 常规指针的缺点:
    • 当一个常规指针离开了作用域时,只有该指针变量本身占用的内存空间(4/8字节)会被释放,而它指向的内存空间不会自动释放,当free、delete、delete[] 语句忘记执行或者无法执行,形成内存泄漏

    • 如何定位内存泄漏、如何预防内存泄漏

  • 智能指针的优点:
    • 智能指针是一个封装了常规指针的类类型对象,并且重载了 * 和-> 运算符,使用起来与常规指针相近

    • 当智能指针离开作用域时,它的析构函数必定执行,从而在析构函数中执行释放常规指针的操作,这样就做到了自动释放的效果,从而避免内存泄漏

    • 智能指针是一个类模板

    • C++STL中提供了四种智能指针:auto_ptr \ share_ptr \ unique_ptr \ weak_ptr

      • 在C++98标准中只有第一个auto_ptr,C++11中只支持后三个,第一个被弃用,使用会产生警告

      • 需要提供头文件 < memory >

      1. auto_ptr
        • 采用独占拥有模式,不能同时有多个auto_ptr指向同一个内存,但是不能完全实现,有时候会指向同一个内存,有隐患

          auto_ptr<int> p1(new int(123));
          auto_ptr<int> p2;    // 可以悬空
          p2 = p1;             //允许,但p1转移所有权给p2,p1可能变成空指针
          *p1;                 // 可能段错误
          
        • 注意:这种独占式不一定成立,p1是否转移给p2不确定

        • 使用格式:

          • auto_ptr< 类型名 > 对象名(new 类型名);

          • 类型 * p = new 类型;
            auto_ptr <类型> 对象名(p);

      2. unique_ptr 独享指针
      • 是 auto_ptr 的升级,完全实现独占式拥有模式,保证同一时间只有一个unique_ptr指向某个内存

      • 通过拷贝构造、赋值操作函数声明为delete来实现不能给另一个unique_ptr对象赋值的效果

        unique_ptr<int> p1(new int);
        unique_ptr<int> p2;
        p2 = p1;    // 报错
        p2 = unique_ptr<int>()
        
      • 可以通过C++ 全局函数 move( ) 来转移内存指向另一个unique_ptr

        • p2 = move(p1);

        • 让p2指向p1原来的内存,p1一定会变成空指针,p2在改变指向前,会先释放自己原来的内存

      1. shared_ptr 共享指针
      • 采用共享的拥有模式,可以允许多个shared_ptr指向相同内存

      • 当一个内存被shared_ptr指向时,内部有一个引用计数器+1

      • 当指向该内存的某个shared_ptr 离开作用域或者改变指向时,引用计数器会-1

      • 当该内存的引用计数器被减为0时,由最后一个离开的shared_ptr在结束前释放该内存

      • 相关成员函数:

        • get( )                    获取指向内存的地址编号

        • use_count( ) 获取引用计数器的值

        • unique( ) 判断指向的内存是否只有一个shared_ptr指向

          • 0 不独占 1 独占
        • reset( ) 放弃对内存的指向 计数+1

      • 全局函数:

        • val2 = move(val1); 移动 val1 的值和使用权给val2

        • swap() 交换两个对象

      • shared_ptr 的循环引用问题:

        • 当两个类(A,B)都有可以指向对方类型的shared_ptr智能指针成员变量(pB,pA)

        • 并且在类外通过shared_ptr 指向new出来的两个类对象(pa指向类A pb指向类B),并且让它们的成员变量 pB pA 指向对方

        • 此时就构成循环引用,导致就算类对象 pa pb 销毁,但它们指向的对象的引用计算也无法减为零(pA pB还在指向)

        • 导致无法释放对象内存,造成内存泄漏

      1. 弱引用指针
      • weak_ptr 是为了配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针,它指向一个由 shared_ptr 管理的对象而不影响该对象的生命周期

      • 将一个 weak_ptr 指向一个 shared_ptr 对象,或者离开时都不会改变该对象的引用计数,只有当最后一个 shared_ptr 离开该对象才会销毁

      • weak_ptr 更像是 shared_ptr 的一个助手,而不是独立的智能指针,因此当 share_ptr 的循环引用产生死锁时,可以把其中一个类的 shared_ptr 成员变量改为 weak_ptr ,即可避免产生死锁

二、异常处理
  • 程序的错误大致分为三种:

    • 语法错误、逻辑错误、运行时错误
  • 运行时错误发生在程序运行期间发生的问题:除零、内存分配失败、非法访问内存、文件不存在、数组越界

  • C++的异常处理机制就是为了解决运行时错误而引用的

  • C语言中运行中错误如果不管,系统会执行默认操作,可能会让程序终止,产生程序崩溃,也可能不终止,但是运行结果不正确。

  • C++提供的异常处理机制,能够捕捉到运行时错误,至少提供了告诉调用者发生了什么事情导致了终止的方式,然后再终止

三、如何抛出异常
  • throw 数据;
    //数据可以是任意类型
    
  • 注意:不要抛出局部变量的地址,因为该地址有可能被释放

  • 抛出的数据不是直接传递给捕获的变量,而是先创建一个匿名对象存储该数据,然后传递该匿名对象

四、如何捕获异常
  • try{
       // 可能会产生异常的代码或函数调用 
    }catch(类型名& 变量名){
        // 如果使用 类型 变量名 方式捕获异常,会对匿名对象再拷贝一次,浪费资源时间,所以一般使用引用获取该匿名函数,可以少一次拷贝
       // 进行异常处理
    }
    
五、异常说明(异常规范)
  • 返回值 函数名(形参列表)[异常说明throw (类型名1,类型名2)]
    {
    
    }
    
    例如:
    void func(void)throw(int,char);
    void func(void)throw() // 表示不抛异常
    
  • 异常说明:相当于该函数的限制或承诺,只抛出说明过异常类型,如果抛出说明外的类型,可以抛出,但是不能接住

  • 但是不同编译器对异常说明的实现不同,有的听从,有的不听从

  • 异常说明是C++98一项功能,C++11后就抛弃了,不建议使用

  • C++11中使用 void func(int x)noexcept 替代

六、标准异常
  • C++已经定义好的异常类,当对应的异常发送时,会自动地抛出定义好的对应的异常类对象

  • std::exception 所有标准异常类的父类,能够捕获所有的标准异常

  • std::bad_alloc new 分配内存失败时抛出的异常

  • std::bad_array_new_length 是它的子类 new 分配的内存数量有误会抛出异常

  • std::bad_cast 该异常可通过 dynamic_cast 抛出

    • 需要 头文件 #include < typeinfo >
  • std::bad_typeid 该异常可以通过 typeid 抛出

    • 当获取具有多态属性的类型指针解引用的类型时,如果不能确定解引用后是哪个类型时,会抛出异常
    Base* b = NULL;
    Base* b1 = new Base;
    Base* b2 = new Son;
    typeid(*b);     // 抛异常
    typeid(*b1);    // Base
    typeid(*b2);    // Son
    
七、自定义异常类
  • 通过设计一个继承了 exception 的异常类,可以个性化地抛出想要的异常

    #define ZZERROR(...) ZZError(__TIME__,__FILE__,__func__,__LINE__,__VA_ARGS__)
    class ZZError : public exception
    {
        string time;
        string file;
        string func;
        size_t line;
        string error;
        public:
            ZZError(const string& time,const string& file,const string& func,size_t line,const string& error):time(time),file(file),func(func),line(line),error(error){}
            ~ZZError(void){}
    
            const string& what(void)
            {
                return error;
            }
    
            friend ostream& operator<<(ostream& os,const ZZError& err)
            {
                return os << "time:" << err.time << " file:" << err.file <<" func:" << err.func << " line:" << err.line << " error:" << err.error;
            }
        };#define ZZERROR(...) ZZError(__TIME__,__FILE__,__func__,__LINE__,__VA_ARGS__)
    
        class ZZError : public exception
        {
            string time;
            string file;
            string func;
            size_t line;
            string error;
        public:
            ZZError(const string& time,const string& file,const string& func,size_t line,const string& error):time(time),file(file),func(func),line(line),error(error){}
            ~ZZError(void){}
    
            const string& what(void)
            {
                return error;
            }
    
            friend ostream& operator<<(ostream& os,const ZZError& err)
            {
                return os << "time:" << err.time << " file:" << err.file <<" func:" << err.func << " line:" << err.line << " error:" << err.error;
            }
        };
    
八、使用异常需要注意的问题
  1. 不要抛出局部变量、对象的地址,而是抛出变量,对象本身

  2. 建议使用引用的方式来捕获异常,减少一次拷贝

  3. 不要在构造函数、析构函数中抛异常

  4. 在捕获异常时,先捕获子类异常,再捕获父类异常

标签:day09,指向,--,C++,内存,shared,异常,ptr,指针
From: https://www.cnblogs.com/bigflyny/p/17672739.html

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