C++ 新特性学习(一) -- 概述+智能指针(smart_ptr)

C++ 0x/11 终于通过了,真是个很爽的消息。于是乎我决定对新的东西系统学习一下。

首先当然要从tr1开始,智能指针实际上我已经用过很多次了,但是为了完整起见,还是写出来记录一下。

当然,从简单到复杂,现在接触的部分不是很复杂,不过暂时够用了。

首先是C++0x/11的新东东:auto关键字,decltype关键字和lambda表达式

auto关键字和decltype关键字都是类型推导,不同的是auto是在申明时推导类似C#里的var,而decltype只是对值,表达式等的类型推导。

auto a = 0; //这是正确的

auto a; // 这是错误的,因为在申明时无法推导类型

a = 0;

对于decltype有如下规则

  1. 如果表达式e是一个变量,那么就是这个变量的类型。
  2. 如果表达式e是一个函数,那么就是这个函数返回值的类型。
  3. 如果不符合1和2,如果e是左值,类型为T,那么decltype(e)是T&;如果是右值,则是T。

下一项,lambda表达式

lambda表达式主要用于简化匿名函数的写法,方便堆代码用的。(C++终于支持匿名函数了)

标准形式是 外部变量->返回值 {函数体}

当然“->返回值”可以省去,这时候会有返回值类型推导

对于引用的外部变量的形式,见下表(参考维基百科的)

capture

description

[]

无任何外部变量

[x, &y]

x以传值方式导入,y以引用方式导入

[&]

所有变量都以引用方式导入

[=]

所有变量都以传值方式导入

[&, x]

除x以传值方式导入外,其他变量以引用方式导入

[=, &z]

除z以引用方式导入外,其他变量以传值方式导入

继续继续,贴这三个部分的测试代码:

#include <string>
#include <iostream>
#include <algorithm>

int main() {
      std::string vec = "314159265359";
      /**
       * decltype 类型推导
       * 如果表达式e是一个变量,那么就是这个变量的类型。
       * 如果表达式e是一个函数,那么就是这个函数返回值的类型。
       * 如果不符合1和2,如果e是左值,类型为T,那么decltype(e)是T&;如果是右值,则是T。
       */
     int a;
     double b;
     typedef decltype (a * b) type_ab; // 表达式类型,类型是double
     typedef decltype ((a)) type_a; // 左值,类型是int&
     /**
      * auto 类型推导
      * 类似C#里的var,在声明时推导类型
      */
     for(auto i = 0; i < vec.size(); i ++) {
         std::cout<< vec[i];
     }
     std::cout<< std::endl;
     /**
      * lambda表达式
      * 标准形式: [capture](parameters)->return_type {body}
      * 其中“->return_type ”是可选的,仅当要指定返回值的时候使用
      */
     int count = 0, sum = 0;
     std::sort(vec.begin(), vec.end(), [&count](const char& l, const char& r) -> bool {
         count ++;
         return r > l;
     });
     std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [&](const char& v){
         sum += v - '0';
     });
     std::cout<< "排序操作次数 => "<< count<< std::endl<<
         "总和 => "<< sum<< std::endl;
     return 0;
}

// 最后,三项综合,就出现了这种奇葩的函数模板
// 这一段来自维基百科,就懒得自己试了
template< typename LHS, typename RHS>
   auto AddingFunc(const LHS &lhs, const RHS &rhs) -> decltype(lhs+rhs) {return lhs + rhs;}

然后接下来是智能指针,先贴一段东东:

#if defined(_MSC_VER) && (_MSC_VER >= 1020)
# pragma once
#endif

// ============================================================
// 公共包含部分
// 自动导入TR1库
// ============================================================

/**
* 导入智能指针(smart_ptr)
* 如果是G++且支持c++0x草案1(tr1版本)的smart_ptr[GCC版本高于4.0]
* 则会启用GNU-C++的智能指针
*
* 如果是VC++且支持c++0x草案1(tr1版本)的smart_ptr[VC++版本高于9.0 SP1]
* 则会启用VC++的智能指针
*
* 否则启用boost中的smart_ptr库(如果是这种情况需要加入boost库)
*/

// VC9.0 SP1以上分支判断
#if defined(_MSC_VER) && (_MSC_VER == 1500 && defined (_HAS_TR1) || _MSC_VER > 1500)
    // 采用VC std::tr1库
    #include <memory>
#elif defined(__GNUC__) && __GNUC__ >= 4
    // 采用G++ std::tr1库
    #ifndef __GXX_EXPERIMENTAL_CXX0X__
        #include <tr1/memory>
        namespace std {
            using tr1::bad_weak_ptr;
            using tr1::const_pointer_cast;
            using tr1::dynamic_pointer_cast;
            using tr1::enable_shared_from_this;
            using tr1::get_deleter;
            using tr1::shared_ptr;
            using tr1::static_pointer_cast;
            using tr1::swap;
            using tr1::weak_ptr;
        }
    #else
        #include <memory>
    #endif
#else
    // 采用boost tr1库
    #include <boost/tr1/memory.hpp>
    namespace std {
        using tr1::bad_weak_ptr;
        using tr1::const_pointer_cast;
        using tr1::dynamic_pointer_cast;
        using tr1::enable_shared_from_this;
        using tr1::get_deleter;
        using tr1::shared_ptr;
        using tr1::static_pointer_cast;
        using tr1::swap;
        using tr1::weak_ptr;
    }
#endif

这段代码是什么呢?只是一个例子,自动导入smart_ptr库。当然,其他的tr1的库的导入也可以用这种方法。这段代码支持GNU-C++、VC++,如果电脑里的C++版本不够则会导入BOOST里的智能指针库,这时候要安装BOOST库,贴完这一段,就可以使用神奇的std::shared_point了。

智能指针实现了在C++下的自动内存管理,同时使智能指针的用法和普通指针没有太大的区别,最重要的是它的效率并不弱于裸指针。

据说2009年的boost的智能指针性能消耗大约在5%,这个很可以有。

它里面采用了引用计数器,如果计数为0,则被认为是不能再被仍和变量访问到,就会被自动delete。

其中std::shared_ptr是智能指针,一下是最简单的用法

std::shared_ptr<int> a = std::shared_ptr<int>(new int()),
    b = std::shared_ptr<int>(new int());
scanf("%d %d", a.get(), b.get());
printf("%d\n", *a + *b);

你不需要在函数结束后delete资源,一切都是自动的。

另外智能指针上还有个重要的东西叫std::weak_ptr,这是智能指针的一个监视器,内部不会改变引用技术,但是可以用于获取智能指针,当资源正常时lock函数会返回智能指针,当资源被释放了后会产生空指针。主要用途是避免访问已经释放了的资源导致的Run Time Error的好东东。

另外,使用智能指针必须注意的两点:

  1. 避免引用成环 > 引用成环会导致引用计数永不为0,造成内存泄漏,比如在类a,b,c里,各有一个成员变量p,使得a.p = &b, b.p = &c, c.p = &a; 那么即便没有方法可以访问这几个类后,计数也不会为0,就会永驻内存。或者最简单的自环,a.p = &a; 引用技术至少为1。 struct foo { typedef std::shared_ptr<foo> type_ptr; type_ptr p; }; // 这个函数执行一次浪费一个sizeof(std::shared_ptr<foo>)的内存 void fun () { foo::type_ptr p = foo::type_ptr(new foo()); p->p = p; } 具体数值视系统位数而定。
  2. 一个指针智只能被一个智能指针维护 > 如果一个地址同时被两个或两个以上智能指针维护会出现什么事?当某一个智能指针引用技术为0的时候,资源会被释放,而另一个就像使用了一个指向已释放资源的指针,什么后果就不用多说了吧。 int* p = new int(); std::shared_ptr<int> a = std::shared_ptr<int>(p), b = std::shared_ptr<int>(p); scanf("%d %d", a.get(), b.get()); printf("%d\n", *a + *b); 如果你执行上面的代码,你就会爽到了。但是这个还不明显,也容易避免,我举个更明显的例子。 ```cpp class foo { public: typedef std::shared_ptr type_ptr; //Blablabla. type_ptr what_are_you_want_to_do() { // 一堆不知道干嘛的代码后 return type_ptr(this); } };

int main() { foo::type_ptr p = foo::type_ptr(new foo()); p->what_are_you_want_to_do(); return 0; }

运行一下,你又爽到了。但是某些情况下我们需要返回自己的智能指针怎么办呢,又有个新玩意,std::enable_shared_from_this<> ,只要继承它,就有一个成员方法shared_from_this用于返回自身的智能指针。其内部使用一个weak_ptr维护,这就是weak_ptr的一个重要使用了。
```cpp
class foo: public std::enable_shared_from_this<foo> {
public:
    typedef std::shared_ptr<foo> type_ptr;
    //Blablabla.

    type_ptr what_are_you_want_to_do() {
        // 一堆不知道干嘛的代码后
        return shared_from_this();
    }
};

然后,对于智能指针的类型转换,需要用到std::const_pointer_cast,std::dynamic_pointer_cast,using std::static_pointer_cast,强制类型转换是不行滴,一定要有类型检查。

最后,智能指针的记录先到这里,以后有用到新的东西再记上来。

Well done.

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏数据结构与算法

1464 装箱问题 2

题目描述 Description 一个工厂制造的产品形状都是长方体,它们的高度都是h,长和宽都相等,一共有六个型号,他们的长宽分别为1*1, 2*2, 3*3,...

37480
来自专栏JetpropelledSnake

Python面试题之回调函数

编程分为两类:系统编程(system programming)和应用编程(application programming)。所谓系统编程,简单来说,就是编写库;...

17320
来自专栏微信公众号:Java团长

10个最受欢迎的Java类

每一个Java程序员都有一份属于自己的Java类排名表。这个排名表没有严格的规定,也没有可遵循的规则,它完全取决于你参与的Java项目的工作。下面这些类,不用我...

12620
来自专栏小红豆的数据分析

小蛇学python(19)装饰器

python的装饰器是python的特色高级功能之一,言简意赅得说,其作用是在不改变其原有函数和类的定义的基础上,给他们增添新的功能。

11220
来自专栏申龙斌的程序人生

零基础学编程020:强大的列表推导

问题描述:找出50之内的所有勾股数。 所谓勾股数,就是三个正整数,满足x*x + y*y = z*z。例如:3,4,5或5,12,13。 电脑解题只会用笨办法,...

293120
来自专栏灯塔大数据

干货 | 数据科学入门必读:如何使用正则表达式?

有时候,这些数据中会包含大量文本语料。比如,假如我们需要搞清楚「xxx文件 」中谁给谁发送过邮件,那么我们就要筛查 1150 万份文档!我们可以采用人工方式,亲...

13520
来自专栏Java后端技术栈

关于Java代码优化的N条建议!

本文是作者:五月的仓颉 结合自己的工作和平时学习的体验重新谈一下为什么要进行代码优化。在修改之前,作者的说法是这样的:

13620
来自专栏difcareer的技术笔记

Android智能指针

网上已经有很多分析智能指针的文章了,讲得不错的是:Android系统的智能指针(轻量级指针、强指针和弱指针)的实现原理分析。本文尽量从不分析代码的角度,将And...

8440
来自专栏Golang语言社区

Golang语言--资源自动回收技术

Go语言作为一个现代化的编程语言以及支持垃圾内存的自动回收特性(GC). 我们现在关注的是非内存资源的自动回收技术. 局部资源的管理 在讨论Go语言解决方案之前...

42580
来自专栏Brian

Python进阶教程(一)

概述 hi,朋友们大家好,今天将英文原著作者 @yasoob《Intermediate Python》进行翻译和在工作中使用的Python技巧进行了总结。Git...

38670

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券