C/C++内存分配及C++引用

April 30, 2022

先前已经描述了 C 语言的内存分配，现在侧重于 C++

C 风格内存分配

在 C++ 中使用 malloc 系列函数，可直接引入 iostream 头文件。
当然，也可以引入 cstdlib 头文件

cpp

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>
using namespace std;
int main()
{
    int *a = (int *)malloc(sizeof(int) * 2);
    a[0] = 1;
    a[1] = 2;
    // a[2] = 3; //  越界，极度危险！
    a = (int *)realloc(a, sizeof(int) * 3);
    a[2] = 3;
    cout << a[0] << endl;
    cout << a[1] << endl;
    cout << a[2] << endl;
    free(a);

    int *__restrict b = (int *)calloc(3, sizeof(int));
    // C99标准使用restrict，C++中使用__restrict
    b[0] = 1;
    b[1] = 2;
    b[2] = 3;
    cout << b[0] << endl;
    cout << b[1] << endl;
    cout << b[2] << endl;
    free(b);
}

new/delete

new 和 delete，new[] 和 delete[] 必须配套使用

cpp

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int *p = new int;
    *p = 10;
    cout << *p << endl;
    delete p;

    int *q = new int[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++)
        q[i] = i;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
        cout << q[i] << endl;
    delete[] q;

    // 使用 nothrow 异常处理
    int *r = new (nothrow) int[99999999999];
    if (r == NULL)
        cout << "Out of memory" << endl;
    else
        delete[] r;

    // 使用 try/catch 异常处理
    try
    {
        int *s = new int[99999999999];
    }
    catch (bad_alloc &e)
    {
        cout << "Out of memory" << endl;
    }
    return 0;
}

C++ 引用

在函数参数外，引用是给已知变量起一别名。因此，声明引用时必须指定

cpp

#include <iostream>
using namespace std;
string print_bool(bool b)
{
    return b ? "true" : "false";
}
int main()
{
    int a = 1;
    int &b = a;
    int &c = b; // 这里 & 是引用运算符
    cout << print_bool(&a == &b) << endl;
    cout << print_bool(&b == &c) << endl; // 这里 & 是取地址运算符
}

在函数参数内，引用表示获取参数的引用而非其拷贝

cpp

#include <iostream>
using namespace std;
template <typename T>
void change(T &a, T b)
{
    a = b;
}
int main()
{
    int a = 1;
    change(a, 2);
    cout << a << endl; // 2
}

引用可以认为没有创建类型，也可以认为是 Type& 类型

在 change 函数中，参数 a 是 int& 类型，则 a 只接受 int 类型的变量，所以

cpp

int a = 1;
change(2, a); // 不合法，2 不是变量

const int b = 2;
change(b, a); // 不合法，b 的类型为 const int

因此，change 的第一个参数 a 必须传入 T& 类型的变量
而无法接受常量和字面量常量

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