C/C++基础知识复习(27)

1) 移动语义和拷贝语义的区别

拷贝语义移动语义是C++中对象所有权管理的两种机制,主要在对象初始化、赋值或传参时体现。

拷贝语义 (Copy Semantics)
  • 行为:通过深拷贝浅拷贝,创建一个新对象,并将原对象的值或资源复制到新对象。
  • 应用场景:用于保证两个对象完全独立,尤其是在需要保留源对象时。
  • 特点
    • 使用拷贝构造函数 (T(const T&)) 或拷贝赋值运算符 (T& operator=(const T&))。
    • 原对象和副本对象都拥有资源的独立副本。
    • 适合没有涉及动态资源管理的简单类。

例子

std::string str1 = "Hello"; std::string str2 = str1; // 拷贝语义:str2是str1的副本
移动语义 (Move Semantics)
  • 行为:通过转移资源所有权,避免不必要的拷贝,提高性能。
  • 应用场景:适用于临时对象(如返回值或右值),当源对象可以丢弃时。
  • 特点
    • 使用移动构造函数 (T(T&&)) 或移动赋值运算符 (T& operator=(T&&))。
    • 源对象的资源被转移给目标对象,通常源对象会被重置为默认状态。
    • 大幅减少资源分配和释放的开销。

例子

std::string str1 = "Hello"; 
std::string str2 = std::move(str1); 
// 移动语义:str2接管了str1的资源,str1可能为空
区别对比
特点拷贝语义移动语义
是否创建新资源否(资源转移)
性能开销高(需要分配新资源并复制内容)低(只转移指针或资源句柄)
资源所有权独立拥有目标对象接管源对象资源
使用条件源对象不可丢弃源对象可丢弃或不需要再使用

2) 什么是C++中的智能指针?有哪些类型的智能指针?

智能指针 (Smart Pointer)
  • 智能指针是C++标准库(<memory>)提供的一种类模板,用于自动管理动态分配的内存资源。
  • 它通过RAII(资源获取即初始化)机制,自动在合适的时机释放内存,避免内存泄漏。
  • 智能指针包装了原生指针,支持类似指针的操作(如*->),但拥有更安全和自动化的内存管理。

常见类型的智能指针
  1. std::unique_ptr

    • 特点
      • 独占所有权:一个unique_ptr对象独享其管理的资源,不能被复制。
      • 只能通过移动语义转移资源所有权。
    • 适用场景:需要独占资源且生命周期明确的场景。
    • 例子
      std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(42); 
      std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1); // p1失效,p2接管资源
  2. std::shared_ptr

    • 特点
      • 共享所有权:多个shared_ptr可以共享同一资源,资源会在最后一个shared_ptr销毁时自动释放。
      • 内部通过引用计数跟踪资源的使用。
    • 适用场景:需要多个对象共享同一资源的场景。
    • 例子
      std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>(42); 
      std::shared_ptr<int> p2 = p1; // p1和p2共享同一资源
  3. std::weak_ptr

    • 特点
      • 弱引用:不影响资源的引用计数,只能与shared_ptr配合使用。
      • 可用于打破循环引用。
    • 适用场景:需要观测资源状态但不控制资源生命周期的场景。
    • 例子
      std::shared_ptr<int> shared = std::make_shared<int>(42); 
      std::weak_ptr<int> weak = shared; 
      // 不增加引用计数 
      if (auto sp = weak.lock()) {// 检查资源是否仍然有效 
      std::cout << *sp << std::endl; 
      }


智能指针的选择建议
  • 使用std::unique_ptr管理独占资源。
  • 使用std::shared_ptr在共享资源场景中。
  • 使用std::weak_ptr打破循环引用或实现弱引用关系。

通过合理使用智能指针,可以显著减少手动内存管理带来的复杂性和错误风险。

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