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C++内存管理、模板与STL精要指南

下面我将为你介绍C++内存管理、模板初阶以及STL简介:

一、C++内存管理

在C++中,内存管理是开发者需要重点关注的部分,主要包括栈内存和堆内存的管理。

  • 栈内存
    函数内部的局部变量、函数参数等通常存储在栈上,生命周期由编译器自动管理。例如:

    void func() {
    int a = 10; // a在栈上分配,函数结束时自动释放
    }

  • 堆内存
    通过new和delete手动管理动态内存:

    int* p = new int(20); // 在堆上分配int
    delete p; // 释放内存

    若忘记delete会导致内存泄漏。

  • 智能指针(C++11起)
    自动管理堆内存的生命周期:

    #include <memory>
    std::shared_ptr<int> ptr = std::make_shared<int>(30);
    // 离开作用域时自动释放


  • 二、模板初阶

    模板支持泛型编程,允许代码适应多种数据类型。

    1. 函数模板

    template <typename T>
    void swap(T& a, T& b) {
    T tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
    }

    调用时编译器自动推导类型:

    int x = 1, y = 2;
    swap(x, y); // T被推导为int

    2. 类模板

    template <typename T>
    class Stack {
    private:
    T* data;
    public:
    void push(T val);
    T pop();
    };

    使用时需显式指定类型:

    Stack<std::string> s; // 存储string的栈


    三、STL简介

    STL(Standard Template Library)是C++标准库的核心,包含四大组件:

    1. 容器(Containers)
    • 序列容器:vector, list, deque
    • 关联容器:map, set, unordered_map

    示例:

    #include <vector>
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
    vec.push_back(4); // 添加元素

    2. 算法(Algorithms)

    提供通用算法如排序、查找:

    #include <algorithm>
    std::sort(vec.begin(), vec.end()); // 排序

    3. 迭代器(Iterators)

    用于遍历容器:

    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
    }

    4. 函数对象(Functors)

    可调用对象,用于定制操作:

    struct Compare {
    bool operator()(int a, int b) { return a > b; }
    };
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), Compare());


    总结

    • 内存管理需注意手动new/delete的配对使用。
    • 模板提高了代码复用性,是泛型编程的基础。
    • STL通过标准化组件大幅提升开发效率。

    通过合理组合这些技术,可以构建高效且可维护的C++程序。

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