一、课程基础要求
首先强调了学习前应具备的基础知识。这些基础知识对于理解 C++ 的核心概念和编程技巧至关重要。
-
动态内存分配与使用:
-
理解动态内存分配的概念,掌握
new
和delete
操作符的使用。 -
能够动态分配和管理内存,避免内存泄漏和非法访问。
-
-
C++ 标准库的容器:
-
熟悉 C++ 标准库中的容器,如
vector
、list
、map
等。 -
掌握容器的使用方法,包括插入、删除、遍历等操作。
-
动态内存分配,这个概念在C++里挺重要的。我记得以前在学校学过,但可能有些细节需要再复习一下。首先,动态内存分配是什么意思呢?应该是在程序运行时根据需要分配内存,而不是在编译时固定大小。比如,当我们需要一个数组,但不确定它会有多大时,用动态分配就可以在运行时决定大小。对吧?
那C++里用new和delete操作符来管理动态内存。new用来分配内存,delete用来释放。比如,想要一个int,可以int* p = new int; 然后赋值*p = 5; 使用完后要delete p; 对吧?这样就不会内存泄漏了。但是如果忘记delete的话,就会导致内存泄漏,这确实是个问题。
那动态数组呢?比如int* arr = new int[10]; 这样分配一个10个int的数组,释放的时候要用delete[] arr;。这里容易出错的地方可能就是用了delete而不是delete[],这样可能导致未定义行为,比如只释放了第一个元素,剩下的没释放,或者破坏堆的结构?
还有内存泄漏的情况,比如在函数里分配了内存,但没有在返回前释放,或者因为异常导致delete没有被执行。这时候需要用智能指针比如unique_ptr或shared_ptr来管理,自动释放内存。不过我们主要了解new和delete,所以暂时不考虑智能指针的话,需要注意手动管理。
另外,非法访问的问题,比如分配了n个元素,但访问第n+1个元素,这会导致越界,可能引发崩溃或安全漏洞。动态分配的内存需要自己确保不越界访问,不像vector有边界检查。
那怎么避免内存泄漏呢?确保每一个new都有对应的delete,并且在正确的时机调用。比如在函数中,如果有多个返回点,每个可能的路径都要有delete。或者使用RAII(资源获取即初始化)技术,把指针封装在对象里,析构时自动释放。
比如,写一个类,构造函数中用new分配内存,析构函数中用delete释放。这样当对象离开作用域时,自动调用析构函数,释放内存。这样可以避免忘记delete的情况。
另外,使用new的时候可能会抛出std::bad_alloc异常,如果内存不足的话。这时候要考虑异常安全,确保在异常发生时已经分配的资源能被正确释放。或者使用nothrow版本的new,比如int* p = new(nothrow) int; 这样在分配失败时返回nullptr,而不是抛出异常。
还有,浅拷贝的问题。如果一个类有动态分配的成员,默认的拷贝构造函数和赋值运算符会进行浅拷贝,导致多个指针指向同一块内存。这样在析构时可能会多次delete同一块内存,导致未定义行为。这时候需要自己实现深拷贝,或者在C++11以后使用移动语义。
总结一下,动态内存管理需要注意以下几点:
1. 正确配对使用new和delete,new[]和delete[]。
2. 避免内存泄漏,确保所有分配的内存都被释放。
3. 防止悬空指针,释放后不要继续使用指针。
4. 避免越界访问动态分配的数组。
5. 处理可能的异常情况,确保异常安全。
6. 使用RAII或智能指针来自动管理内存,减少手动管理的错误。
比如,举个简单的例子,动态分配一个整数:
int* ptr = new int;
*ptr = 10;
// 使用ptr
delete ptr;
如果忘记delete,ptr指向的内存就泄漏了。或者如果在delete之后再次使用ptr,就会访问已经释放的内存,导致未定义行为。
再比如动态数组:
int size = 5;
int* arr = new int[size];
for(int i=0; i<size; i++) {
arr[i] = i;
}
// 使用数组
delete[] arr;
这里如果错误地使用delete arr; 而不是delete[] arr;,会导致问题,因为前者只调用一次析构函数(如果有对象的话),而后者正确释放整个数组的内存。
还有,当在函数中动态分配内存并返回指针时,调用者需要负责释放,这容易出错。比如:
int* createArray(int size) {
return new int[size];
}
void someFunction() {
int* myArr = createArray(10);
// ... 使用myArr
delete[] myArr; // 必须记得
}
如果调用者忘记delete[],就会泄漏。所以最好返回智能指针,或者让调用者明确责任。
总的来说,正确使用new和delete需要严格的代码纪律,确保每个分配都有对应的释放,并且正确处理所有可能的执行路径和异常情况。而使用现代C++的智能指针可以大大减少这些问题,但理解底层机制还是很重要的。
二、课程目标
课程的目标是帮助学员从基础到高级,全面掌握 C++ 编程语言的各个方面。
-
从基础到高级:
-
从最基础的 C++ 语言构件,如变量、类型、作用域、循环、流程控制等,逐步深入到高级主题,如内存管理、类和对象、模板编程等。
-
通过系统的学习,帮助学员构建扎实的 C++ 编程基础,为后续的高级开发打下坚实的基础。
-
-
内存管理器:
-
学习高知名度的内存管理器,如 STL Allocators、Boost.Pool、jemalloc 等。
-
理解内存管理器的工作原理和应用场景,掌握如何在实际项目中选择和使用合适的内存管理器。
-
三、工具与环境
课程中介绍了多种开发工具和环境,帮助学员更好地进行 C++ 编程实践。
-
Dev-C++:
-
Dev-C++ 是一个免费的 C++ 集成开发环境(IDE),支持 GNU 编译器(GCC)。
-
通过 Dev-C++,学员可以方便地编写、编译和调试 C++ 代码,进行项目管理和代码管理。
-
-
Visual C++ 6.0:
-
Visual C++ 6.0 是微软推出的一个经典的 C++ 开发环境,支持 MFC(Microsoft Foundation Classes)等框架。
-
通过 Visual C++ 6.0,学员可以学习如何使用 MFC 进行 Windows 应用程序开发,掌握 MFC 的基本使用方法。
-
四、实际应用案例
在实际应用中,动态内存分配和标准库容器的使用非常广泛。
-
动态内存分配:
-
示例代码:
int* ptr = new int(10); // 动态分配一个整数 std::cout << *ptr << std::endl; // 输出 10 delete ptr; // 释放动态分配的内存
-
-
标准库容器:
-
示例代码:
std::vector<int> vec; // 创建一个整数向量 vec.push_back(1); // 添加元素 1 vec.push_back(2); // 添加元素 2 vec.push_back(3); // 添加元素 3 for (int i : vec) {std::cout << i << " "; // 输出 1 2 3 }
-
五、学习资源
课程中还推荐了一些网络资源和书籍,帮助学员进一步学习和深入理解 C++ 编程。
-
网络资源:
-
Doug Lea 的主页:Doug Lea 是 C++ 标准模板库(STL)的主要作者之一,他的主页上提供了许多关于 STL 和内存管理的资源。
-
CSDN:CSDN 是一个大型的中文技术社区,提供了丰富的 C++ 编程资源和教程。
-
-
书籍:
-
《STL源码剖析》:侯捷老师本人著,详细解析了 STL 的源码,帮助学员深入理解 STL 的实现原理。
-
《Small Memory Software》:James Noble 和 Charles Weir 著,介绍了在有限内存系统中设计和实现小内存软件的模式和方法。
-
《Modern C++ Design》:Andrei Alexandrescu 著,介绍了现代 C++ 设计模式和泛型编程的应用。
-
六、学习心得
通过学习侯捷老师的 C++ 课程,我对 C++ 的内存管理和工具应用有了更深入的理解。课程内容从基础到高级,逐步引导学员掌握 C++ 的核心概念和编程技巧。特别是对动态内存分配和标准库容器的使用,为后续的面向对象编程和高级开发打下了坚实的基础。
在实际编程中,合理使用动态内存分配和标准库容器可以显著提高代码的可读性和可维护性。同时,掌握开发工具和环境的使用,可以提高开发效率,更好地进行项目管理和代码管理。