【C++】基础：动态内存与智能指针
😏1. 知识介绍
C++程序中的内存分为两个部分：栈（在函数内部声明的所有变量都将使用栈内存）和堆（程序中未使用的内存，在程序运行时可用于动态分配内存）。
C++ 中，可以使用new和delete运算符为给定类型的变量在运行时分配堆内的内存，这会返回所分配的空间地址。
malloc() 函数在 C 语言中就出现了，在 C++ 中仍然存在，但建议尽量不使用 malloc() 函数。new 与 malloc() 函数相比，其主要的优点是，new 不只是分配了内存，它还创建了对象。
😊2. 动态内存与示例
C++中的动态内存分配是一种在程序运行时按需分配和释放内存的机制。与静态内存（由编译器在编译时分配）和自动内存（由编译器在函数调用时自动分配和释放）不同，动态内存提供了更大的灵活性和控制能力。
动态内存管理需要特别注意以下几点：
- 必须手动释放通过 new 分配的内存，以防止内存泄漏。
- 不能重复释放已经释放的内存，这会导致未定义的行为。
- 动态分配的内存应该在不再使用时及时释放，以避免内存泄漏和资源浪费。
使用动态内存分配时，请确保谨慎操作，避免内存泄漏和悬空指针等问题，并根据需要及时释放动态分配的内存。
double变量示例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main ()
{
double* pvalue = NULL; // 初始化为 null 的指针
pvalue = new double; // 为变量请求内存
*pvalue = 29494.99; // 在分配的地址存储值
cout << "Value of pvalue : " << *pvalue << endl;
delete pvalue; // 释放内存
return 0;
}二维数组示例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int **p;
int i,j; //p[4][8]
//开始分配4行8列的二维数据
p = new int *[4];
for(i=0;i<4;i++){
p[i]=new int [8];
}
for(i=0; i<4; i++){
for(j=0; j<8; j++){
p[i][j] = j*i;
}
}
//打印数据
for(i=0; i<4; i++){
for(j=0; j<8; j++)
{
if(j==0) cout<<endl;
cout<<p[i][j]<<"\t";
}
}
//开始释放申请的堆
for(i=0; i<4; i++){
delete [] p[i];
}
delete [] p;
return 0;
}对象创建示例：
#include <iostream>
using namespace std;
class Box
{
public:
Box() {
cout << "调用构造函数！" <<endl;
}
~Box() {
cout << "调用析构函数！" <<endl;
}
};
int main( )
{
Box* myBoxArray = new Box[4];
delete [] myBoxArray; // 删除数组
return 0;
}😆3. 智能指针与示例
C++智能指针是一种用于自动管理动态分配的内存的指针类模板。它们提供了更安全和方便的方式来管理动态内存，减少内存泄漏和悬空指针等问题。
C++标准库中提供了三种智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr。
std::unique_ptr 是 C++11 引入的智能指针，它具有独占性质。一个 std::unique_ptr 拥有对其所指向对象的唯一所有权，并在其生命周期结束时自动释放内存。
#include <memory>
void uniquePtrExample() {
std::unique_ptr<int> ptr = std::make_unique<int>(42);
std::cout << *ptr << std::endl; // 输出: 42
// 不需要手动释放内存，当 unique_ptr 离开作用域时会自动释放内存
}std::shared_ptr 是 C++11 引入的智能指针，可以共享对象的所有权。多个 std::shared_ptr 对象可以同时拥有对同一个对象的所有权，并且会跟踪引用计数。只有当所有 std::shared_ptr 对象都释放了其对对象的所有权时，该对象才会被销毁。
#include <memory>
void sharedPtrExample() {
std::shared_ptr<int> ptr1 = std::make_shared<int>(42);
std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr1;
std::cout << *ptr1 << " " << *ptr2 << std::endl; // 输出: 42 42
// 不需要手动释放内存，当所有 shared_ptr 离开作用域后才会自动释放内存
}std::weak_ptr 也是 C++11 引入的智能指针，它用于解决 std::shared_ptr 的循环引用问题。std::weak_ptr 允许你观测一个对象，但不拥有它，因此不会增加引用计数。可以使用 std::weak_ptr 来检查所观测的对象是否已被销毁。
#include <memory>
void weakPtrExample() {
std::shared_ptr<int> sharedPtr = std::make_shared<int>(42);
std::weak_ptr<int> weakPtr = sharedPtr;
if (auto ptr = weakPtr.lock()) {
// weak_ptr 可以被成功转换为 shared_ptr，表示所观测的对象还存在
std::cout << *ptr << std::endl; // 输出: 42
} else {
// 所观测的对象已经被销毁
std::cout << "对象已被销毁" << std::endl;
}
}使用智能指针可以简化动态内存管理，减少手动释放内存的繁琐和错误。智能指针的选择取决于具体的需求，例如独占所有权或共享所有权。使用智能指针还可以避免循环引用导致的内存泄漏。
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