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

1. new和delete的实现原理
2. 定位new表达式(placement-new)
3. 常见面试题
4. 泛型编程
5. 函数模板
6. 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intcout << 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。

好啦，今天的博客就介绍到这里啦！觉得博主写的不错的，记得留下你的三连哦，谢谢你的支持！