Effective C++ 2e Item3

本文主要讨论C++中new/delete和malloc/free的使用。malloc和free不知构造与析构函数,使用它们分配对象数组可能无法初始化和析构对象。混用new/delete和malloc/free后果不可预测,还会导致移植性问题。建议在C++里尽量使用new和delete。

条款3:尽量用new和delete而不用malloc和free

malloc和free(及其变体)会产生问题的原因在于它们太简单:他们不知道构造函数和析构函数。

假设用两种方法给一个包含10个string对象的数组分配空间,一个用malloc,另一个用new:
    string *stringArray1 =
      static_cast<string*>(malloc(10 * sizeof(string)));

    string *stringArray2 = new string[10];

其结果是,stringArray1确实指向的是可以容纳10个string对象的足够空间,但内存里并没有创建这些对象。而且,如果你不从这种晦涩的语法怪圈(详见条款M4和M8的描述)里跳出来的话,你没有办法来初始化数组里的对象。换句话说,stringArray1其实一点用也没有。相反,stringArray2指向的是一个包含10个完全构造好的string对象的数组,每个对象可以在任何读取string的操作里安全使用。

假设你想了个怪招对stringArray1数组里的对象进行了初始化,那么在你后面的程序里你一定会这么做:
    free(stringArray1);

    delete [] stringArray2;      // 参见条款5:这里为什么要加上个"[]"

调用free将会释放stringArray1指向的内存,但内存里的string对象不会调用析构函数。如果string对象象一般情况那样,自己已经分配了内存,那这些内存将会全部丢失。相反,当对stringArray2调用delete时,数组里的每个对象都会在内存释放前调用析构函数。

既然new和delete可以这么有效地与构造函数和析构函数交互,选用它们是显然的。

把new和delete与malloc和free混在一起用也是个坏想法。对一个用new获取来的指针调用free,或者对一个用malloc获取来的指针调用delete,其后果是不可预测的。大家都知道“不可预测”的意思:它可能在开发阶段工作良好,在测试阶段工作良好,但也可能会最后在你最重要的客户的脸上爆炸。

new/delete和malloc/free的不兼容性常常会导致一些严重的复杂性问题。举个例子,<string.h>里通常有个strdup函数,它得到一个char*字符串然后返回其拷贝:
    char * strdup(const char *ps);      // 返回ps所指的拷贝

在有些地方,C和C++用的是同一个strdup版本,所以函数内部是用malloc分配内存。这样的话,一些不知情的C++程序员会在调用strdup后忽视了必须对strdup返回的指针进行free操作。为了防止这一情况,有些地方会专门为C++重写strdup,并在函数内部调用了new,这就要求其调用者记得最后用delete。你可以想象,这会导致多么严重的移植性问题,因为代码中strdup以不同的形式在不同的地方之间颠来倒去。

C++程序员和C程序员一样对代码重用十分感兴趣。大家都知道,有大量基于malloc和free写成的代码构成的C库都非常值得重用。在利用这些库时,最好是你不用负责去free掉由库自己malloc的内存,并且/或者,你不用去malloc库自己会free掉的内存,这样就太好了。其实,在C++程序里使用malloc和free没有错,只要保证用malloc得到的指针用free,或者用new得到的指针最后用delete来操作就可以了。千万别马虎地把new和free或malloc和delete混起来用,那只会自找麻烦。

既然malloc和free对构造函数和析构函数一无所知,把malloc/free和new/delete混起来用又象嘈杂拥挤的晚会那样难以控制,那么,你最好就什么时候都一心一意地使用new和delete吧。
 

 

<think> 我们参考了用户提供的引用内容,其中提到了内存管理、多线程编程和STL等内容。用户已经学完C++基础语法、STL和多线程,接下来应该学习什么? 根据C++的学习路径,在掌握了这些基础之后,可以继续深入学习以下方向: 1. 深入模板元编程:C++的模板是强大且复杂的特性,学习模板元编程可以提高代码的抽象能力和复用性。 2. 现代C++特性(C++11/14/17/20):学习lambda表达式、智能指针、移动语义、并发库等现代特性。 3. 设计模式:掌握常用的设计模式,提高软件设计能力。 4. 网络编程:学习使用C++进行网络编程,如socket编程,以及网络库(如Boost.Asio)的使用。 5. 系统级编程:包括操作系统相关的API调用、进程管理、文件系统操作等。 6. 性能优化:学习如何分析和优化C++程序的性能,包括内存访问模式、缓存友好设计等。 7. 跨平台开发:了解如何在不同的操作系统(如Windows、Linux)上开发和移植C++程序。 8. 深入学习并发编程:虽然已经学习了多线程,但并发编程还有更多高级主题,如无锁编程、线程池、条件变量等。 我们根据这些方向,为用户推荐接下来的学习内容,并生成相关问题。 </think>在学完C++基础语法、STL和多线程后,建议按照以下路径继续深入学习,这些内容能帮助你构建更专业的C++开发能力: ### 1. 现代C++特性(C++11/14/17/20) ```cpp // 示例:现代C++核心特性 auto lambda = [](auto x) { // C++14泛型lambda return std::make_unique<int>(x*2); // 智能指针 }; std::vector<int> v{1,2,3}; // 初始化列表 for(auto&& item : v) { // 范围for循环 std::cout << item << std::endl; } ``` - **关键特性**:智能指针(`unique_ptr/shared_ptr`)、移动语义、lambda表达式、类型推导(`auto`)、并发库(`<future>`) - **学习资源**:《Effective Modern C++》(Scott Meyers)、cppreference.com ### 2. 内存管理进阶 ```cpp // 智能指针应用场景 class Resource { public: Resource() { std::cout << "资源创建\n"; } ~Resource() { std::cout << "资源释放\n"; } }; auto processResource() { auto res = std::make_shared<Resource>(); // 自动内存管理 return res; // 引用计数管理生命周期 } ``` - **重点内容**: - 智能指针的原理与使用场景 - 自定义内存分配器 - 内存泄漏检测工具(Valgrind、AddressSanitizer) - RAII(资源获取即初始化)设计模式 ### 3. 网络编程(结合多线程) ```cpp // 简易TCP服务器示例 void start_server() { boost::asio::io_context io; tcp::acceptor acceptor(io, tcp::endpoint(tcp::v4(), 8080)); auto handle_connection = [&] { tcp::socket socket(io); acceptor.accept(socket); std::thread(handle_client, std::move(socket)).detach(); }; } ``` - **推荐方向**: - Socket编程基础 - 网络库:Boost.Asio/Poco/libevent - HTTP/TCP协议实现 - 高并发服务器架构 ### 4. 设计模式与架构 ```cpp // 工厂模式示例 class Widget { public: virtual void draw() = 0; static std::unique_ptr<Widget> create(WidgetType type); // 工厂方法 }; ``` - **常用模式**: - 创建型:工厂/单例/建造者 - 结构型:适配器/代理/组合 - 行为型:观察者/策略/命令 - **学习建议**:《设计模式:可复用面向对象软件的基础》 ### 5. 跨平台开发 - **关键技术**: - CMake构建系统 - 平台特定API封装(Windows/Linux/macOS) - 条件编译与宏定义 - 跨平台GUI框架(Qt/WxWidgets) ### 6. 性能优化 ```cpp // 缓存友好设计示例 struct alignas(64) CacheLine { // 64字节对齐 int data[16]; }; ``` - **优化方向**: - CPU缓存机制 - 分支预测优化 - SIMD指令集(AVX/SSE) - 性能分析工具(perf、VTune) ### 7. 项目实践建议 ```mermaid graph LR A[基础语法] --> B[STL容器] B --> C[多线程] C --> D[网络编程] D --> E[设计模式] E --> F[性能优化] F --> G[完整项目] ``` - **项目类型**: - 简易数据库系统 - HTTP服务器 - 实时数据处理系统 - 游戏引擎模块
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