C/C++基础知识复习（27）

1) 移动语义和拷贝语义的区别

拷贝语义和移动语义是C++中对象所有权管理的两种机制，主要在对象初始化、赋值或传参时体现。

拷贝语义 (Copy Semantics)

• 行为：通过深拷贝或浅拷贝，创建一个新对象，并将原对象的值或资源复制到新对象。
• 应用场景：用于保证两个对象完全独立，尤其是在需要保留源对象时。
• 特点：
  • 使用拷贝构造函数 (T(const T&)) 或拷贝赋值运算符 (T& operator=(const T&))。
  • 原对象和副本对象都拥有资源的独立副本。
  • 适合没有涉及动态资源管理的简单类。

例子：

std::string str1 = "Hello"; std::string str2 = str1; // 拷贝语义：str2是str1的副本

移动语义 (Move Semantics)

• 行为：通过转移资源所有权，避免不必要的拷贝，提高性能。
• 应用场景：适用于临时对象（如返回值或右值），当源对象可以丢弃时。
• 特点：
  • 使用移动构造函数 (T(T&&)) 或移动赋值运算符 (T& operator=(T&&))。
  • 源对象的资源被转移给目标对象，通常源对象会被重置为默认状态。
  • 大幅减少资源分配和释放的开销。

例子：

std::string str1 = "Hello"; 
std::string str2 = std::move(str1); 
// 移动语义：str2接管了str1的资源，str1可能为空

区别对比

特点	拷贝语义	移动语义
是否创建新资源	是	否（资源转移）
性能开销	高（需要分配新资源并复制内容）	低（只转移指针或资源句柄）
资源所有权	独立拥有	目标对象接管源对象资源
使用条件	源对象不可丢弃	源对象可丢弃或不需要再使用

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2) 什么是C++中的智能指针？有哪些类型的智能指针？

智能指针 (Smart Pointer)

• 智能指针是C++标准库（<memory>）提供的一种类模板，用于自动管理动态分配的内存资源。
• 它通过RAII（资源获取即初始化）机制，自动在合适的时机释放内存，避免内存泄漏。
• 智能指针包装了原生指针，支持类似指针的操作（如*和->），但拥有更安全和自动化的内存管理。

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常见类型的智能指针

1. std::unique_ptr

   • 特点：
     • 独占所有权：一个unique_ptr对象独享其管理的资源，不能被复制。
     • 只能通过移动语义转移资源所有权。
   • 适用场景：需要独占资源且生命周期明确的场景。
   • 例子：

     std::unique_ptr<int> p1 = std::make_unique<int>(42); 
     std::unique_ptr<int> p2 = std::move(p1); // p1失效，p2接管资源

2. std::shared_ptr

   • 特点：
     • 共享所有权：多个shared_ptr可以共享同一资源，资源会在最后一个shared_ptr销毁时自动释放。
     • 内部通过引用计数跟踪资源的使用。
   • 适用场景：需要多个对象共享同一资源的场景。
   • 例子：

     std::shared_ptr<int> p1 = std::make_shared<int>(42); 
     std::shared_ptr<int> p2 = p1; // p1和p2共享同一资源

3. std::weak_ptr

   • 特点：
     • 弱引用：不影响资源的引用计数，只能与shared_ptr配合使用。
     • 可用于打破循环引用。
   • 适用场景：需要观测资源状态但不控制资源生命周期的场景。
   • 例子：

     std::shared_ptr<int> shared = std::make_shared<int>(42); 
     std::weak_ptr<int> weak = shared; 
     // 不增加引用计数 
     if (auto sp = weak.lock()) {// 检查资源是否仍然有效 
     std::cout << *sp << std::endl; 
     }

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智能指针的选择建议

• 使用std::unique_ptr管理独占资源。
• 使用std::shared_ptr在共享资源场景中。
• 使用std::weak_ptr打破循环引用或实现弱引用关系。

通过合理使用智能指针，可以显著减少手动内存管理带来的复杂性和错误风险。