2023吕鑫C++课程30g 百度网盘下载

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C++内存管理演进：从new/delete到智能指针的全面解析 C++作为一门系统级编程语言，其强大的内存管理能力一直是其核心优势之一。本文将系统性地介绍C++内存管理的发展历程，从基础的new/delete操作到现代智能指针体系，揭示内存管理技术背后的设计哲学和实现原理。 一、传统C++内存管理基础 1.1 new/delete操作符原理 new和delete是C++提供的动态内存管理操作符，相比C语言的malloc/free具有更丰富的特性：

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                        int* ptr = new int(10);  // 分配并初始化

delete ptr; // 释放内存关键区别：

new会自动计算类型大小 new会调用构造函数 delete会调用析构函数 支持operator new/delete重载

1.2 数组内存管理 对于数组类型，C++提供了专门的语法：

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                        int* arr = new int[100];  // 分配100个int

delete[] arr; // 必须使用delete[]常见错误示例：

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                        char* pch = new char[100];

delete pch; // 错误！应该使用delete[]1.3 自定义内存管理 开发者可以重载operator new/delete实现定制化内存管理：

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                        class MyClass {

public: static void* operator new(size_t size) { // 自定义分配逻辑 return ::operator new(size); }

static void operator delete(void* p) noexcept {
    // 自定义释放逻辑
    ::operator delete(p);
}

};二、传统内存管理的缺陷 2.1 常见问题类型 手动内存管理容易导致三类典型问题：

内存泄漏（忘记释放）

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                        void leak() {
int* ptr = new int(10);
// 忘记delete

} 悬挂指针（多次释放）

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                        int* ptr = new int(10);

delete ptr; delete ptr; // 未定义行为 异常安全问题

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                        void unsafe() {
int* ptr = new int(10);
someFunction();  // 可能抛出异常
delete ptr;      // 可能不会执行

}2.2 跨模块管理难题 动态库边界处的内存管理尤为棘手：

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                        // 模块A分配

extern "C" __declspec(dllexport) Student* createStudent() { return new Student(); }

// 模块B释放 extern "C" __declspec(dllimport) void destroyStudent(Student* stu) { delete stu; // 必须确保使用相同的CRT }三、智能指针体系详解 3.1 unique_ptr：独占所有权指针 C++11引入的轻量级智能指针：

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                        #include <memory>

void safeFunc() { auto ptr = std::make_unique(10); // 推荐创建方式 if (someCondition) return; // 自动释放 }特点：

零额外开销（与裸指针相同大小） 禁止拷贝（保证所有权唯一） 支持移动语义

3.2 shared_ptr：共享所有权指针 基于引用计数的共享指针：

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                        auto ptr1 = std::make_shared<int>(20);

{ auto ptr2 = ptr1; // 引用计数+1 } // 引用计数-1内存布局：

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                        [控制块]

[引用计数][弱引用计数][删除器] [被管理对象]3.3 weak_ptr：解决循环引用 打破shared_ptr循环引用的观察指针：

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                        class B; 

class A { std::shared_ptr b_ptr; }; class B { std::weak_ptr a_ptr; // 使用weak_ptr避免循环 };四、智能指针实现原理 4.1 RAII设计范式 资源获取即初始化(Resource Acquisition Is Initialization)：

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                        template<typename T>

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                        auto resource = std::make_unique<Resource>();

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                        auto sharedRes = std::make_shared<SharedResource>();

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                        void process(std::unique_ptr<Data> data);  // 明确所有权转移

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                        static std::unique_ptr<Service> create() {
return std::make_unique<ServiceImpl>();