嗨喽，今天阿鑫给大家带来内存管理下以及模板初阶的博客，下面让我们开始今天的学习吧！
内存管理下及模板初阶
- new和delete的实现原理
- 定位new表达式(placement-new)
- 常见面试题
- 泛型编程
- 函数模板
- 类模板
1. new和delete的实现原理
1.1 内置类型
如果申请的是内置类型的空间，new和malloc，delete和free基本类似，不同的地方是：
new/delete申请和释放的是单个元素的空间，new[]和delete[]申请的是连续空间，而且new在申
请空间失败时会抛异常，malloc会返回NULL。
1.2 自定义类型
new的原理：
1.调用operator new函数申请空间
2.在申请的空间上执行构造函数，完成对象的构造
delete的原理：
1.在空间上执行析构函数，完成对象中资源的清理工作
2.调用operator delete函数释放对象的空间
new T[N]的原理
1.调用operator new[]函数，在operator new[]中实际调用operator new函数完成N个对
象空间的申请
2.在申请的空间上执行N次构造函数
delete[]的原理
1.在释放的对象空间上执行N次析构函数，完成N个对象中资源的清理
2.调用operator delete[]释放空间，实际在operator delete[]中调用operator delete来释
当采用new T[ ]时，会多开四个字节的一个空间，但是返回的是P2指针，只有正确调用delete[ ]才能正确进行资源的清理
2.定位new表达式(placement-new)
定位new表达式是在已分配的原始内存空间中调用构造函数初始化一个对象。
使用格式：
new (place_address) type或者new (place_address) type(initializer-list)
place_address必须是一个指针，initializer-list是类型的初始化列表
使用场景：
定位new表达式在实际中一般是配合内存池使用。因为内存池分配出的内存没有初始化，所以如
果是自定义类型的对象，需要使用new的定义表达式进行显示调构造函数进行初始化
using namespace std;
class A
{
public:
A(int a = 0)
: _a(a)
{
cout << "A():" << this << endl;
}
~A()
{
cout << "~A():" << this << endl;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
//A* p1 = (A*)operator new(sizeof(A));
//new(p1)A;//显示调用构造
A* p1 = new A[10]{ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
delete[]p1;//直接调用new和delete
//**将new拆成operator new+new（指针）类型（显示调用构造函数）**
A* p = (A*)operator new(sizeof(A));
new(p)A(5);
p->~A();
operator delete(p) ;
A* p2 = (A*)operator new[](sizeof(A) * 10);
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
new(p2 + i)A(i);
}
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
(p2 + i)->~A();
}
operator delete[](p2);
return 0;
}
3.常见面试题
3.1 malloc/free和new/delete的区别
malloc/free和new/delete的共同点是：都是从堆上申请空间，并且需要用户手动释放。不同的地方是：
1.malloc和free是函数，new和delete是操作符
2.malloc申请的空间不会初始化，new可以初始化
3.malloc申请空间时，需要手动计算空间大小并传递，new只需在其后跟上空间的类型即可，
如果是多个对象，[]中指定对象个数即可
4.malloc的返回值为void, 在使用时必须强转*，new不需要，因为new后跟的是空间的类型
5.malloc申请空间失败时，返回的是NULL，因此使用时必须判空，new不需要，但是new需
要捕获异常
6.申请自定义类型对象时，malloc/free只会开辟空间，不会调用构造函数与析构函数，而new
在申请空间后会调用构造函数完成对象的初始化，delete在释放空间前会调用析构函数完成空间中资源的清理
4.泛型编程
//泛型编程
template<typename T>
void Swap(T& a, T& b)
{
T tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
5.函数模板
5.1函数模板概念
函数模板代表了一个函数家族，该函数模板与类型无关，在使用时被参数化，根据实参类型产生函数的特定类型版本。
5.2 函数模板格式
template<typename T1, typename T2,…typename Tn>
返回值类型 函数名(参数列表){}
5.3函数模板实例化
1.显示实例化
//显示实例化
int main()
{
int a1 = 10, b1 = 20;
double c1 = 10.1, d1 = 20.2;
Add(a1, b1);
Add(c1, d1);
cout << Add<int>(a1, c1) << endl;//c1隐式类型转换城int
cout << Add<double>(b1, d1) << endl;
5.4函数模板的匹配原则
1.都有的情况，优先匹配普通函数+参数匹配(成品+口味对)
2.没有普通函数，优先匹配参数匹配+函数模版(半成品+口味对)
3.只有一个，类型转换一下也能用，也可以匹配调用(口味不对，将就一下也行)
int Add(const int& left, const int& right)
{
cout << "(const int& left, const int& right)" << endl;
return left + right;
}
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
cout << "(const T& left, const T& right)" << endl;
return left + right;
}
template<class T1,class T2>
auto Add(const T1& left, const T2& right)
{
cout << "(const T1& left, const T2& right)" << endl;
return left + right;
}
int main()
{
int a1 = 10, b1 = 20;
double c1 = 10.1, d1 = 20.2;
Add(a1, b1);
/*Add(c1, d1);*/
//显示实例化
cout << Add<int>(a1, c1) << endl;//c1隐式类型转换城int
cout << Add<double>(b1, d1) << endl;
//显示实例化，当两个参数类型不同时，使它有机会调用第一个模板
cout << Add(a1, d1) << endl;
return 0;
}
6.类模板
6.1类模板
template<class T>
class Stack
{
public:
Stack(size_t capacity = 3)
//会先初始化列表初始化成员变量
{
cout << "Stack(size_t capacity = 3)" << endl;
_array = (T*)malloc(sizeof(T) * capacity);
if (_array == NULL)
{
perror("malloc failed");
return;
}
_capacity = capacity;
_size = 0;
}
void Push(const T& x);
~Stack()
{
cout << "~Stack()" << endl;//用来检验有没有调用析构函数
if (_array)
{
free(_array);
_array = NULL;
_capacity = 0;
_size = 0;
}
}
Stack(Stack& st1)
{ //进行深拷贝，空间和内容都要相同
_array = (T*)malloc(sizeof(T) * st1._capacity);
if (_array == NULL)
{
perror("malloc failed");
return;
}
memcpy(_array, st1._array, sizeof(T) * st1._size);
_capacity = st1._capacity;
_size = st1._size;
}
private:
T* _array;
int _capacity;
int _size;
};
6.2类模板声明与定义分离
void Stack<T>::Push(const T& x)//类型为Stack<T>
{
// CheckCapacity();
_array[_size] = x;
_size++;
}
模板不建议声明与定义分离到.h和.cpp,会出现链接错误。
