C++ 学习笔记之(19) new、delete表达式、RTTI(运行时类型识别)、枚举、类成员指针、嵌套类、局部类、位域、volatile、extern C

最新推荐文章于 2024-12-20 01:00:00 发布

小小池鱼儿

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分类专栏： C++

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u011221820/article/details/80282264

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这篇博客详细介绍了C++中的内存管理，包括new和delete的重载、定位new表达式。深入探讨了RTTI（运行时类型识别）的使用，如dynamic_cast运算符。还涵盖了枚举类型、类成员指针（数据成员指针和成员函数指针）的概念。此外，文章还讨论了嵌套类、局部类的特性，以及位域、volatile关键字和extern C的链接指示在C++中的作用。

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C++ 学习笔记之(19) new、delete表达式、RTTI(运行时类型识别)、枚举、类成员指针、嵌套类、局部类、位域、volatile、extern C

控制内存分配

重载`new`和`delete`

new表达式原理
```
string *sp = new string("a value");  // 分配并初始化一个 string 对象
string *arr = new string[10];  // 分配 10 个默认初始化的 string 对象
```
- 调用标准库函数operator new或operator new[]，该函数分配足够大的、原始的、未命名的内存空间以便存储特定类型的对象（或者对象的数组）
- 编译器运行相应的构造函数构造对象，并传入初始值
- 对象被分配空间并构造完成，返回一个指向该对象的指针
delete表达式原理
```
delete sp;  // 销毁 *sp, 然后释放 sp 指向的内存空间
delete [] arr; // 销毁数组中的元素，然后释放对应的内存空间
```
- 对动态分配的对象或数组中的而元素执行相应的析构函数
- 编译器调用标准库函数operator delete（或operator delete[]）释放内存空间
标准库定义oeprator new函数和operator delete函数的8个重载版本，前四个可能抛出bad_alloc异常

operator_new_and_delete_functions

自定义版本必须位于全局作用域或类作用域中
上述运算符函数定义为类的成员时，是隐式静态的。因为new用在对象构造之前，delete用在对象销毁之后，故必须是静态的，且不能操纵类的任何数据成员
new和new[]的返回类型必须是void *，第一个形参类型必须是size_t，且该形参不能含有默认实参，但可提供额外形参。函数形式void *operator new(size_t, void*);，不可被重载。
delete和delete[]函数的返回类型必须是void，第一个形参类型必须是void*。用指向待释放内存的指针来初始化void*形参
- 实际上自定义的是opearot new函数，并非new表达式。new表达式无法改变，自定义operator new和operator delete函数的目的在于改变内存分配的方式。

定位`new`表达式

operator new函数分配的内存空间应该使用new的 定位new(placement new)形式构造对象

placement_new_format

place_address为指针， initializers为初始值列表，用于构造新分配的对象
当只传入一个指针类型的实参时，定位new表达式构造对象但是不分配内存。定位new表达式使用operator new(size_t, void*)函数，该函数不分配内存，仅返回指针实参。然后由new表达式负责在指定的地址初始化对象
传给allocator的construct的指针必须指向同一个allocator对象分配的孔家，但是传给定位new的指针无需指向operator new分配的内存，甚至不需要指向动态内存
与allocator的destroy类似，调用析构函数会销毁对象，但是不会释放内存

运行时类型识别

运行时类型识别(run-time type identification RTTI)由连个运算符实现

typeid运算符，用于返回表达式的类型
dynamic_cast运算符，用于将基类的指针或引用安全地转换成派生类的指针或引用
使用情况：使用基类对象的指针或引用执行某个派生类操作并且该操作不是虚函数。
使用RTTI时，最好定义虚函数而非直接操作类型管理

`dynamic_cast`运算符

dynamic_cast运算符使用形式(其中type必须是类类型，且通常含有虚函数)
- dynamic_cast<type*>(e)：e必须是一个有效的指针
- dynamic_cast<type&>(e)：e必须是一个左值
- dynamic_cast<type&&>(e)：e不能是左值
e的类型必须符合以下三个条件中的任意一个，转换才能成功
- e的类型是目标type的公有派生类
- e的类型是目标type的公有基类
- e的类型就是目标type的类型
dynamic_cast转换失败情况
- 若转换目标是指针类型：失败结果为0
- 若转换目标是引用类型：失败抛出bad_cast异常

// 指针类型的 dynamic_cast
// bp 指针指向基类 Base(至少含有一个虚函数), dp 指针指向公有派生类 Derived
if(Derived *dp = dynamic_cast<Derived*>(bp))
{
    // 使用 dp 指向的 Derived 对象
}else {  // bp 指向一个 Base 对象
    // 使用 bp 指向的 Base 对象
}

// 引用类型的 dynamic_cast， 因为不存在控引用，故使用异常捕获
void f(const Base &b)
{
    try{
        const Derived &d = dynamic_cast<const Derived&>(b);
        // 使用 b 引用的 Derived 对象
    }catch(bad_cast){
        // 处理类型转换失败的情况
    }
}