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[C++知识库]179-C++重要知识点8

1.将亡值(xvalue):在一个表达式中,函数调用也是一个表达式,在函数表达式过程中产生的不具有名字的实体,有可能是内置类型,也有可能是自定义类型,不管是什么类型,这个不具有名字的实体就叫做将亡值,它的生存期只在表达式的调用过程中,表达式调用一旦结束,将亡值就会被销毁

2.左值,右值,纯右值
右值引用可以作为将亡值(xvalue)和纯右值的别名(prvalue),右值引用只能引用不具有名字的实体(比如无名对象和字面常量)

右值引用不能是左值的别名,字面常量叫做纯右值(比如说10)

左值有地址,生存期和名字是一样的,名字存在生存期就存在

右值没有名字,不能取地址

c是10的右值引用,当运行到int&& d = c;时,它就具名了,就变成左值了

int a = 10;
int& b = a;
int&& c = 10;
int&& d = c;//error

3.判断下面程序为什么不能编译通过?

String&& fun()
{
	String s2("hello");
	return s2;
}
int main()
{
	String s1;
	s1 = fun();
	cout << s1 << endl;
}

原因:右值引用只能引用不具有名字的对象,s2是名字,所以不能右值引用

注意:String&& s1 = String(“hello”);也是可以的,右值引用是可以引用无名对象的

注意:String& s1 = String(“hello”);是不可以的,普通引用(左值引用)不能引用无名对象,必须引用有名对象

4.画出下面程序的内存分布图

//移动构造
String(String&& s)
{
	cout << "move copy construct :" << this << endl;
	str = s.str;
	s.str = NULL;
}
//移动赋值
String& operator=(String&& s)
{
	if(this != &s)
	{
		str = s.str;
		s.str = NULL;
	}
	cout << this << "move operator=:" << &s <<endl;
	return *this;
}
String&& fun()
{
	String s2("hello");
	return s2;
}
int main()
{
	String s1;
	s1 = fun();
	cout << s1 << endl;
}

在这里插入图片描述
解析:在main函数栈帧中先创建对象s1,s1.str指向的是一个堆区的空间,大小为一个字节,为’\0’,然后调用fun函数,在fun函数栈帧空间中创建对象s2,s2.str指向的是一个堆区的空间,为"hello",然后return s2的时候在main函数栈帧空间中创建一个无名对象,调用移动构造函数,让无名对象的str指向s2.str,然后把s2.str置为空,相当于对象s2把它的数据给了无名对象,然后s2的生存期到了,调用析构函数,但是此时s2为空,没有空间可以释放,所以跳过结束,然后回到main函数中,无名对象给s1赋值时,调用移动赋值函数,s1.str指向无名对象的str,然后把无名对象的str置为空,此时无名对象的生存期到了,调用析构函数,但是此时无名对象为空,没有空间可以释放,所以跳过结束,相当于无名对象把他的数据给了s1

如果没有移动构造函数和移动赋值函数,会在产生无名对象的时候多一次对堆空间的申请和释放

移动构造就是用于建立将亡值对象,如果有移动构造就优先调用移动构造,如果没有,调用拷贝构造

s2是有具名对象,为什么可以用右值引用来引用呢?
其实编译器在编译的时候将return s2;变成了return std::move(s2);它把s2强转成了右值对象,所以可以用右值引用了

上面程序存在的问题就是s1和s2指向的堆区的空间并没有释放掉,久而久之就会导致严重的内存泄露问题,那么如何修改呢?可以在str = s.str;前面加上delete[] str;也就是在赋值之前,将str之前指向的堆空间释放掉

5.柔性数组

我们来先看一个结构体的设计:

#define MAXLEN 1024
typedef struct kd_node
{
	struct kd_node * left;
	struct kd_node * right;
	int dim;
	unsigned long long data[MAXLEN];
}kd_node;

在这段代码中,为了存储数据,申请了长度为1024的unsigned long long 型数组,如果数据的长度远远小于MAXLEN,这样的设计,是极其浪费空间的,在C99和C11标准中给出了新的设计方法,就是通过柔性数组可以解决这个问题

示例:

struct sd_node
{
	int num;
	int size;
	char data[];//方法一
};
//或
struct sd_node
{
	int num;
	int size;
	char data[0];//方法二
};

数组的大小声明为0或者不给出大小,称之为柔性数组,注意:全局数组和局部数组不能这样定义

柔性数组是一种数组大小待定的数组,在C语言中,可以使用结构体产生柔性数组,结构体的最后一个元素可以是大小未知的数组

在struct sd_node结构体中data,仅仅是一个待使用的标识符,不占用存储空间,所以sizeof(struct sd_data) = 8

用途:长度为0的数组的主要用途是为了满足长度可变的结构体
用法:在一个结构体的最后,声明一个长度为0的数组,就可以使得这个结构体是可变长的,对于编译器来说,此时长度为0的数组并不占用空间,因为数组名本身不占空间,它只是一个偏移量,数组名这个符号本身代表了一个不可修改的地址常量,但对于这个数组的大小,我们可以进行动态分配

注意:如果结构体是通过calloc、malloc或者realloc等动态分配方式生成,在不需要时要释放相应的空间

优点:比起在结构体中声明一个指针变量、再进行动态分配的方法,这种方法效率要高,因为简单

缺点:在结构体中,数组为0的数组必须在最后声明,在设计结构体类型有一定限制

对于编译器而言,数组名仅仅是一个符号,它不会占用任何空间,它在机构提中,只是代表了一个偏移量,代表一个不可修改的地址常量

6.友元
友元不具有自反性、传递性、继承性
①友元不具有自反性,如A是B的友元,但是B不一定是A的友元
②友元不具有传递性,如A是B的友元,B是C的友元,但是A不一定是C的友元
③友元不具有继承性,如A和B的父类C是友元,但是A和B不一定是友元

友元的三种实现方案
①函数友元:为了使外部函数能够访问对象的私有函数,就把外部函数设置为类的友元函数

class Object
{
private:
	int value;
public:
	Object(int x):value(x) {}
	friend ostream& operator<<(ostream& out, const Object& obj);
	friend int main();
};
ostream& operator<<(ostream& out,const Object& obj)
{
	out << obj.value;
	return out;
}
int main()
{
	Object obja(10);
	cout << obja << endl;
	cout << obja.value << endl;
	return 0;
}

②成员函数友元

class Object;//如果不声明在编译到void fun(Object&);时就会出错
class Base
{
private:
	int sum;
public:
	Base(int x = 0):sum(x) {}
	void fun(Object&);
};
class Object
{
private:
	int value;
public:
	Object(int x):value(x) {}
	friend void Base::fun(Object& obj);//在Object中声明Base::fun函数是友元函数,那么在Base::fun函数中就可以使用Object的私有成员
};
void Base:fun(Object& obj)
{
	obj,value = obj.value + sum;
}
int main()
{
	Base base(10);
	Object obja(20);
	base.fun(obja);
	return 0;
}

第一行class Object;//如果不声明在编译到void fun(Object&)时就会出错

friend void Base::fun(Object& obj);//在Object中声明Base::fun函数是友元函数,那么在Base::fun函数中就可以使用Object的私有成员

没有公有友元函数和私有友元函数这种概念,它是一种独立的可访问概念,和其他的可访问概念不同,友元破坏了对象的封装性

③类友元

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