c++常见问题总结_动态数组

ゝ一世哀愁。 2022-05-23 01:45 217阅读 0赞

## 动态数组 ##

c++语言和标准库提供了两种一次分配一个对象数组的方法。1、一种new表达式，可以分配并初始化一个对象数组。2、提供的allocator类，允许我们将分配和初始化分离。  
使用容器的类可以使用默认版本的拷贝、赋值和析构操作。分配动态数组的类则必须定义自己版本的操作，在拷贝、复制以及销毁对象时管理关联的内存。

**new和数组**  
为了让new分配一个对象数组，我们要在类型名之后跟一对方括号，在其中指明要分配对象的数目（必须是整型，不要必是常量）。

int *pia=new int[getsize()];//pia指向第一个int
    
    typedef int art[42];
    int *p=new art;

分配一个数组会得到一个元素类型的指针。由于分配的内存并不是一个数组类型，因此不能对动态数组调用begin或end。这些函数使用数组维度（维度是数组类型的一部分）来返回指向首元素和尾元素的指针。出于相同的原因，也不能使用范围for语句来处理（所谓）动态数组中的元素。

*  *初始化动态分配对象的数组*

new分配的对象，不管是单个分配的还是数组中的都是默认初始化的，可以采用值初始化，也可以提供一个元素初始化器的花括号列表：

int*pia=new int[10];//内置类型 默认初始化 未定义的，未初始化的
    int*pia2=new int[10]();//值初始化
    string *psa=new string[10];//空的string
    string *psa2=new string[10]();
    
    int *pia3 =new int[10]{
       1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    
    string *psa3=new string[10]{
       "a","an","the",string(3,'x')};
    //10个string，前四个用给定的初始化器初始化，剩余的进行值初始化。

NOTE:我们可以用空括号对数组中的元素进行值初始化，但不能在括号中给出初始化器，所以我们不能像[动态内存与智能指针][Link 1]中讲述直接管理内存时用auto分配动态数组。

特殊：动态分配一个空数组是合法的。  
虽然我们不能创建一个大小为0的静态数组对象，但当n为0时，我们调用new\[n\]是合法的。

char arr[0];//错误
    char *cp=new char[0];//正确，但是不能解引用

*  *释放动态数组*

delete []pa;//pa必须指向一个动态分配的数组或为空。

销毁pa指向的数组中的元素，并且释放对应的内存。数组中的元素按照逆序销毁。如果我们在delete一个指向数组的指针时忽略了方括号（或者在delete一个指向单一对象的指针使用了方括号），其行为是未定义的。

*  *智能指针和动态数组*  
    标准库提供了一个可以管理new分配的数组的unique\_ptr版本。

unique_ptr<int[]> up(new int[10]);
    up.release();//自动用delete[]销毁其指针。

指向数组的unique\_ptr的操作

当一个unique_ptr指向一个数组时可以使用下标运算符访问数组中的元素
    
    unique_ptr<T[]>u;
    unique_ptr<T[]>u(p);  //u指向内置指针p所指向的动态分配的数组。
    u[i];

NOTE：shared\_ptr不支持管理动态数组，如果要用必须提供自己定义的删除器，并且不支持下标运算，通常通过get()来访问元素。

shared_ptr<int> sp(new int[10],[](int *p){delete[] p;});
    sp.reset();
    //使用我们提供的lambda释放数组，使用delete[]
    //如果未提供删除器此段代码是未定义的，我们的shared_ptr默认使用delete，这与我们delete一个指向动态内存的数组时忘记加[]一样。
    
    for(size_t i=0;i!=0;++i)
        *(sp.get()+i)=i;//未定义下标运算符，而且智能指针类型不支持算数运算。因此，使用get()来获取一个内置指针。

**allocator类**  
new有一些灵活上的局限，其中一方面表现在它将内存分配和对象构造组合在一起了，类似的，delete将对象析构和内存释放组合在了一起。当我们分配一大块内存时，我们通常计划在这块内存上按需构造对象。在此情况下，我们希望将内存分配和对象构造分离。即我们可以分配大块内存，只在真正需要时才真正执行对象创建操作。并且更重要的是没有默认构造函数（不能进行默认初始化和值初始化）的类不能动态分配数组了。  
allocator类帮助我们将内存分配和对象构造分离开来，它分配的内存是原始的未构造的。

allocator类是一种模板类，当一个allocator对象分配内存时，它会根据给定的对象类型来确定恰当的内存大小和对其位置。它支持的操作：

#include <memory>
    //定义一个名为a的allocator对象，它可以为类型为T的对象分配内存
    allocator<T> a;
    
    //分配一段原始的、未构造的内存，保存n个类型为T的对象。
    a.allocate(n)
    
    /*释放从指针p中地址开始的内存，这块内存保存了n个类型为T的对象；
    p必须是一个先前由allocate返回的指针，且n必须是p创建时所要求的大小。
    在调用deallocate之前，用户必须对每个在这块内存中创建的对象调用destroy*/
    a.deallocate(p,n);
    
    //在p指向的内存中构造对象，arg被传给对应的构造函数
    a.construct(p,args);
    
    //对p指向的对象执行析构函数
    a.destroy(p);

example:

allocator<string> alloc;
    auto const p=alloc.allocate(n);
    
    auto q=p;//指向最后的构造元素之后的位置
    alloc.construct(q++);//*q为空字符串
    alloc.construct(q++,10,'c');
    alloc.construct(q++,"hi");
    cout<<*p<<endl;//
    cout<<*q<<endl;//错误 使用了未构造的内存
    while(q!=p){
        alloc.destroy(--q);//释放真正构造的string 一旦元素被销毁后我们可以使用这块内存保存其他的string
    }
    alloc.deallocate(p,n);//归还内存给系统

为了使用allocate返回的内存，我们必须使用construct构造对象。使用未构造的内存行为是未定义的。当我们用完元素对象之后，必须对每个构造的元素调用destroy来销毁它们（只能对真正构造了的元素进行destroy操作）。一旦元素被销毁后，就可以重新使用这部分内存保存同类型的元素，也可以将其归还给系统。

*  *allocator算法*  
    这一部分将要介绍allocator类的两个伴随算法，用于拷贝和初始化内存。

/*这些函数在给定目的位置创建元素，而不是由系统分配内存给他们*/
    
    
    /*从迭代器b和e指出的输入范围中拷贝元素到迭代器b2指定的未构造的原始内存中。
    b2指向的内存必须足够大，能够容纳输入序列中元素的拷贝。*/
    uninitialized_copy(b,e,b2);
    
    //从迭代器b指向的元素开始，拷贝n个元素到b2开始的内存中
    uninitialized_copy_n(b,n,b2);
    
    //在迭代器b和e指定的原始内存范围中创建对象，对象的值均为t的拷贝
    uninitialized_fill(b,e,t);
    
    //从迭代器b指向的内存地址开始创建n个对象。b必须指向足够大的未构造的原始内存，能够容纳给定数量的对象
    uninitialized_fill_n(b,n,t);
    
    
    /*例如将一个vector中的内容拷贝到动态内存*/
    
        allocator<int> alloc;
        auto p=alloc.allocate(v.size()*2);
        //返回一个迭代器，指向最后一个构造元素之后的位置
        auto q=uninitialized_copy(v.begin(),v.end(),p);
        //剩余元素初始化为42
        uninitialized_fill_n(q,v.size(),42);

[Link 1]: https://blog.csdn.net/xc13212777631/article/details/80511100