九.C/C++的内存管理
1.C/C++的内存分布规则
栈又叫堆栈--非静态局部变量/函数参数/返回值等等，栈是向下增长的。
内存映射段是高效的I/O映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口 创建共享共享内存，做进程间通信。（Linux课程如果没学到这块，现在只需要了解一下）
堆用于程序运行时动态内存分配，堆是可以上增长的。
数据段--存储全局数据和静态数据。
代码段--可执行的代码/只读常量。
图示：
一.易错点：数组存储字符串和指针指向字符串，解引用后所在的位置不同(含例题)
*char2数组所在的位置是栈，是位于代码段(常量区）"abcd\0"的一份拷贝;
pChar3是一个指向代码段(常量区）"abcd\0"的一个指针变量，由于其具有常性，所以要加上const；
图示：
2.C/C++的内存管理方式
PS：C的内存管理有malloc/calloc/realloc/free（可见博主C专栏：动态内存管理）
引入：C语言内存管理方式在C++中可以继续使用，但有些地方就无能为力，而且使用起来比较麻烦，因此C++又提出了自己的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理。（一般C与C++内存管理不混用）
一.使用new和delete操作符的使用规范
注意：申请和释放单个元素的空间，使用new和delete操作符，申请和释放连续的空间，使用 new[]和delete[]，要匹配起来使用。(如果new后接free，无论是否是对同一块空间的操作，都容易报错）
代码演示：
//报错 int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C int* p4 = new int; free(p4); 对开辟同一块空间操作，不匹配 delete p3; //报错 int* p3 = (int*)malloc(sizeof(int)); // C int* p4 = new int; free(p3); 对开辟不同一块空间操作，不匹配 delete p4;
二.new和delete对内置类型的具体使用场景
使用场景：
- 申请一个int类型空间（调用构造，随机值）
- 申请一个int类型空间，并初始化为10
- 申请10个int类型空间
- 申请10个int类型空间，并分别初始化
代码演示：
void Test() { // 动态申请一个int类型的空间 int* ptr4 = new int; // 动态申请一个int类型的空间并初始化为10 int* ptr5 = new int(10); // 动态申请10个int类型的空间 int* ptr6 = new int[10]; // 动态申请10个int类型的空间，并初始化 int* ptr7 = new int[10]{1,3,4}; delete ptr4; delete ptr5; delete[] ptr6; }
三.new和delete对自定义类型的具体使用场景
使用场景：有一个自定义类型A，他的初始化列表需要传入两个参数
- 申请一个空间给A
- 申请一个4个空间给4个A，分别初始化（多参，不可不完全初始化）
代码演示：
void test() { A* p1 = new A(1,1); delete p2; //错误写法：不完全初始化 A* p2 = new A[4]{ A(1,1),A(2,2),A(3,3)}; A* p2 = new A[4]{ A(1,1),A(2,2),A(3,3),A(4,4) }; delete[] p2; }
四.new/delete与malloc/free的底层区别（自定义类型演示）
new/delete 和 malloc/free根本区别：
new的底层其实也是malloc，与malloc不同之处在于他会调用拷贝构造
delete的底层其实也是free，与free不同之处在于他会调用析构函数
实例分析：（顺序）
在下图中，new了一个栈Stack，其实底层是先malloc个空间给Stack(自定义类型)，再调用它的拷贝构造（_array指向的新空间）；
当delete栈Stack时，先调用析构函数（free掉刚刚_array指向的新空间），再free掉Stack所处的空间；
PS：如果不是这样，而是先free掉Stack的空间，那么_array指向的新空间将无法被p1找到，造成内存泄漏
图演示：
五. new/delete与malloc/free在使用失败时的区别
- C++是一门面向对象的语言，处理失败时，不喜欢用返回值，更喜欢用抛异常
- 一般用【try-catch捕捉】
代码演示：
try { do { //p1 = (int*)malloc(1024 * 1024); p1 = new int[1024 * 1024]; cout << p1 << endl; } while (p1); } catch (const exception& e) { cout << e.what() << endl; }
二.模板
1.函数模板
一.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。
二.函数模板的格式
template<typename T> void Swap( T& left, T& right) { T temp = left; left = right; right = temp; } //可识别不同的同种类型交换（例：char与char，int与int，double与double）
PS:typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class(切记：不能使用struct代替class)
三.函数模板的实例化
引入：用不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化。模板参数实例化分为：隐式实例化和显式实例化。实例化实现的任务是交给编译器的。
1.隐式实例化
引入：隐式实例化的机制是让编译器根据实参推演模板参数的实际类型，而这往往会出现一些问题
适用情况：其交换的两者是同一类
不适用情况：其交换的两者不是同一类
template<class T> T Add(const T& left, const T& right) { return left + right; } int main() { int a1 = 10; double d1 = 10.0; Add(a1, d1); //解决方式：Add(a1, (int)d1);强制类型转换 }
分析：
该语句不能通过编译，因为在编译期间，当编译器看到该实例化时，需要推演其实参类型 通过实参a1将T推演为int，通过实参d1将T推演为double类型，但模板参数列表中只有一个T， 编译器无法确定此处到底该将T确定为int 或者 double类型而报错
解决方式：
用户自己强制类型转换
显式实例化
2.显式实例化
显式实例化：在函数名后的<>中指定模板参数的实际类型
代码演示：
int main(void) { int a = 10; double b = 20.0; // 显式实例化 Add<int>(a, b); return 0; }
3.模板参数的匹配原则
一个非模板函数可以和一个同名的函数模板同时存在，而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数
对于非模板函数和同名函数模板，如果其他条件都相同，在调动时会优先调用非模板函数而不会从该模 板产生出一个实例。如果模板可以产生一个具有更好匹配的函数， 那么将选择模板
模板函数不允许自动类型转换，但普通函数可以进行自动类型转换
2.类模板
一.类模板的格式
template<class T1, class T2, ..., class Tn> class 类模板名 { // 类内成员定义 };
二.类模板的实例化
类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>，然后将实例化的类型放在<> 中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类。
1. Vector<int> s1; 2. Vector<double> s2;
注意区分：
- 在类中：类名等同于类型
- 在类模板中：类型是类型，类名是类名
例如：在下面代码中，类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表；在访问类模板时，要用Vector<T>（类型），而不是Vector（类名）
代码演示：
template<class T> class Vector { public : Vector(size_t capacity = 10) : _pData(new T[capacity]) , _size(0) , _capacity(capacity) {} // 使用析构函数演示：在类中声明，在类外定义。 ~Vector(); void PushBack(const T& data)； void PopBack()； // ... size_t Size() {return _size;} T& operator[](size_t pos) { assert(pos < _size); return _pData[pos]; } private: T* _pData; size_t _size; size_t _capacity; }; // 注意：类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表 template <class T> Vector<T>::~Vector()//用类型访问类模板 { if(_pData) delete[] _pData; _size = _capacity = 0; }
三.string类
十.面向对象(含与过程对比）
面向对象和面向过程的对比：
面向对象更注重对象与对象之间的关系和交互——现实世界类和对象映射到虚拟计算机系统。例：商家，骑手，用户之间的关系
面向过程更多指的是实现目的过程步骤：上架->点餐->派单->送餐
通俗而言：即对象与事的区别
十一.面向对象的三大特征 (含类的概念)
面向对象的三大特性：封装，继承，多态
1.封装
1.访问限定符（C++实现封装的方式）
2. 在C++语言中实现封装
封装本质上属于一种管理。例：计算机设计中的开机键，usb插口等等，让用户通过这些和计算机交互。而实际工作的是硬件元件。
在C++中实现封装，可以通过类和操作数据的方法进行结合，通过访问权限（访问限定符）来隐藏对象内部实现细节，控制哪些方法可以在类外部直接被使用。
例：在设计通讯录的项目中，往往会建立结构体Steplist，以及各种增删查改的函数。但是使用者可以同时通过函数和通过修改结构体来实现功能，就会造成使用上的差异性（比如需要区分某个变量top表示的是末元素还是末元素的下一个区域）。C语言阶段通讯录写法：
C++运用类以后的写法：
