C++:资源管理和对象的基本原则

资源管理和对象的基本原则

C++的特点与演化

1. 为什么要使用C++？
   1. 贴近硬件：
      • 使用原生的指令和类型，高性能
      • 方便使用硬件（GPU、FPGA等）
   2. 零开销抽象
      • 类、继承、模板
      • 零开销！=无开销， 零开销=无额外开销
2. C和C++
   1. 功能上，C++是C的超集
   2. C++更加严格和安全，比如说const的正确性、指针的自动转换
   3. 现代C++的惯用法和C大相径庭
      • C和机器码有更简单的映射关系，从C源码可以大致知道机器码是什么样
      • C++里有更多的抽象机制，源代码和机器码映射复杂得多

资源管理和对象的基本原则

1. 堆与栈

栈的示例

main对应的x86汇编代码（msvc）

1. 设置栈框架：保存原有的ebp的值，设置新的ebp的值，ebp的作用：索引这个函数所用到的参数和本地变量
2. 参数压栈
3. call：调用bar函数，名字奇怪的原因：编译器会起名
4. 退栈：esp的指针+4——pop eax：取出数据，ESP指向栈中下一个元素
5. 异或操作对eax寄存器清零，函数返回值存储在eax寄存器

bar对应的x86汇编代码（msvc）

调用过程中的栈变化

“返回main的地址”：main下一句指令的地址

栈内存的特性：

1. 分配简单，只是移动栈指针
2. 当前函数执行完即自动释放
3. 后进先出，不可能出现内存碎片
4. 函数返回后，栈上对象即被销毁
5. 栈内存不分享，栈上对象通常没有多线程竞争问题（除非把指向栈内存的指针传递给另一个线程）

堆内存的特性：

1. 分配和释放算法较为复杂
2. 可能出现内存碎片
3. 内存的分配和释放通常需要加锁
4. 堆上的对象在被释放之前一直可以使用
5. 堆上对象可能被多个线程访问，潜在有线程竞争问题

2. RAII

——析构函数和RAII是C++最基本的惯用法

• RAII：Resource Acquisition Is Initialization

• 帮助管理堆上的对象：对象很大、对象的大小在编译时不能确定、对象是函数的返回值但由于特殊的原因不应使用对象的值返回

• new和delete的原理

  // new circle(...)
  {
      void *temp=operator new(sizeof(circle));	//分配内存
      try{
          circle *ptr=static_cast<circle*>(temp);	//类型转换
          ptr->circle(...);						//通过指针调用构造函数
          return ptr;
      }
      catch(...){
          operator delete(ptr);
          throw;
      }
  }
  // delete ptr
  if(ptr!=nullptr){
      ptr->~shape();
      operator delete(ptr);
  }