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标题: C++ 深度解析教程（十八）拾遗：令人迷惑的写法、技巧：自定义内存管理、异 [打印本页]

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作者: 缠丝猫    时间: 2022-6-25 08:52
标题: C++ 深度解析教程（十八）拾遗：令人迷惑的写法、技巧：自定义内存管理、异
六十八、拾遗：令人迷惑的写法

1、令人迷惑的写法

• 下面的程序想要表达什么意思？
  

• 历史上的原因。。。   
  
  
  
  • 早期的C++直接复用class关键字来定义模板
    
  • 但是泛型编程针对的不只是类类型
    
  • class关键字的复用使得代码出现二义性
    
  
  
• typename诞生的直接诱因   
  
  
  
  • 自定义类类型内部的嵌套类型
    
  • 不同类中的同一个标识符可能导致二义性
    
  • 编译器无法辨识标识符究竟是什么
    
  
  

2、编程实验：模板中的二义性

3、令人迷惑的写法

• typename的作用：   
  
  
  • 在模板定义中声明泛指类型
    
  • 明确告诉编译器其后的标识符为类型
    
  
  

4、下面的程序想要表达什么意思？

5、令人迷惑的写法

• try ... catch 用于分隔正常功能代码与异常处理代码
  
• try ... catch 可以直接将函数实现分隔为2部分
  
• 函数声明和定义时可以直接指定可能抛出的异常类型
  
• 异常声明成为函数的一部分可以提高代码可读性
  

• 函数异常声明的注意事项   
  
  
  
  • 函数异常声明是一种与编译器之间的契约
    
  • 函数声明异常后就只能抛出声明的异常     
    
    
    
    • 抛出其它异常将导致程序运行终止
      
    • 可以直接通过异常声明定义无异常函数
      
    
    
  
  

6、编程实验：新的异常写法

7、小结

• class可以用来在模板中定义泛指类型（不推荐）
  
• typename是可以消除模板中的二义性
  
• try...catch可以将函数体分成2部分
  
• 异常声明能够提供程序的可读性
  

六十九、技巧：自定义内存管理

1、笔试题

统计对象中某个成员变量的访问次数

2、遗失的关键字

• mutable是为了突破const函数的限制而设计的
  
• mutable成员变量将永远处于可改变的状态
  
• mutable在实际的项目开发中被严禁滥用
  

• mutable的深入分析   
  
  
  
  • mutable成员变量破坏了只读对象的内部状态
    
  • const成员函数保证只读对象的状态不变性
    
  • mutable成员变量的出现无法保证状态不变性
    
  
  

3、编程实验：成员变量的访问统计

4、面试题

new关键字创建出来的对象位于什么地方？

5、被忽略的事实

• new / delete的本质是C++预定义的操作符
  
• C++对这两个操作符做了严格的行为定义   
  
  
  
  • new :     
    
    
    
    • 获取足够大的内存空间（默认为堆空间）
      
    • 在获取的空间中调用构造函数创建对象
      
    
    
  • delete:     
    
    
    
    • 调用析构函数销毁对象
      
    • 归还对象所占用的空间（默认为堆空间）
      
    
    
  
  

• 在C++中能够重载new / delete操作符   
  
  
  
  • 全局重载（不推荐）
    
  • 局部重载（针对具体类进行重载）
    
  
  
• 重载new / delete的意义在于改变动态对象创建时的内存分配方式
  

• new / delete的重载方式
  

6、编程实验：静态存储区中创建动态对象

7、面试题

如何在指定的地址上创建C++对象？

8、设计思路

• 解决方案   
  
  
  
  • 在类中重载new / delete操作符
    
  • 在new的操作符重载函数中返回指定的地址
    
  • 在delete操作符重载中标记对应的地址可用
    
  
  

9、编程实验：自定义动态对象的存储空间

10、被忽略的事实

• new[] / delete[]与new / delete完全不同   
  
  
  
  • 动态对象数组创建通过new[]完成
    
  • 动态对象数组的销毁通过delete[]完成
    
  • new[] / delete[]能够被重载，进而改变内存管理方式
    
  
  
• new[] / delete的重载方式
  

• 注意事项   
  
  
  
  • new[]实际需要返回的内存空间可能比期望的要多
    
  • 对象数组占用的内存中需要保存数组信息（数组长度）
    
  • 数组信息用于确定构造函数和析构函数的调用次数
    
  
  

11、编程实验：动态数组的内存管理

12、小结

• new / delete的本质为操作符
  
• 可以通过全局函数重载new / delete（不推荐）
  
• 可以针对具体的类重载new / delete
  
• new[] / delete[] new / delete 完全不同
  
• new[] / delete[]也是可以被重载的操作符
  
• new[]返回的内存空间可能比期望的要多
  

七十、异常处理深度解析

1、异常处理深度解析

• 问题   
  
  
  
  • 如果在main函数中抛出异常会发生什么？
    
  
  
• 如果异常不处理，最后会传到哪里？
  

• 下面的代码输出什么？
  

2、编程实验：异常的最终处理？

3、异常处理深度解析

• 如果异常无法被处理，terminate()结束函数会被自动调用
  
• 默认情况下，terminate()调用库函数abort()终止程序
  
• abort()函数使得程序执行异常而立即退出
  
• C++支持替换默认的terminate()函数实现
  

• terminate()函数的替换   
  
  
  
  • 自定义一个无返回值无参数的函数     
    
    
    
    • 不能抛出任何异常
      
    • 必须以某种方式结束当前程序
      
    
    
  • 调用set_terminate()设置自定义的结束函数     
    
    
    
    • 参数类型为void (*)()
      
    • 返回值为默认的terminate()函数入口地址
      
    
    
  
  

4、编程实验：自定义结束函数

5、面试题

如果析构函数中抛出异常会发生什么情况？

6、编程实验：析构函数抛出异常

7、小结

• 如果异常没有被处理，最后terminate()结束整个程序
  
• terminate()是整个程序释放系统资源的最后机会
  
• 结束函数可以自定义，但不能继续抛出异常
  
• 析构函数中不能抛出异常，可能导致terminate()多次调用
  

七十一、函数的异常规格说明

1、函数的异常规格说明

• 问题
  

如何判断一个函数是否会抛出异常，以及抛出哪些异常？

• C++提供语法用于声明函数所抛出的异常
  
• 异常声明作为函数声明的修饰符，写在参数列表后面
  

• 异常规格说明的意义   
  
  
  
  • 提示函数调用者必须做好异常处理的准备
    
  • 提示函数的维护者不要抛出其它异常
    
  • 异常规格说明是函数接口的一部分
    
  
  

2、问题

• 如果抛出的异常不在声明列表中，会发生什么？
  

• 下面的代码输出什么？
  

3、编程实验：异常规格之外的异常

4、函数的异常规格说明

• 函数抛出的异常不在规格说明中，全局unexpected()被调用
  

• 默认的unexpected()函数会调用全局的terminate()函数
  

• 可以自定义函数替换默认的unexpected()函数实现
  
• 注意：不是所有的C++编译器都支持这个标准行为
  

• unexpected()函数的替换   
  
  
  
  • 自定义一个无返回值无参数的函数     
    
    
    
    • 能够再次抛出异常      
      
      
      
      • 当异常符合触发函数的异常规格说明时，恢复程序执行
        
      • 否则，调用全局terminate()函数结束程序
        
      
      
    
    
  • 调用set unexpected ()设置自定义的异常函数     
    
    
    
    • 参数类型为void (*)()
      
    • 返回值为默认的unexpected()函数入口地址
      
    
    
  
  

5、编程实验：自定义unexpected()函数

6、小结

• C++中的函数可以声明异常规格说明
  

• 异常规格说明可以看作接口的一部分
  
• 函数抛出的异常不在规格说明中，unexpected()被调用
  
• unexpected()中能够再次抛出异常   
  
  
  
  • 异常能够匹配，恢复程序的执行
    
  • 否则，调用terminate()结束程序
    
  
  

七十二、动态内存申请的结果

1、动态内存申请的结果

• 问题   
  
  
  
  • 动态内存申请一定成功吗？
    
  
  
• 常见的动态内存分配代码
  

• 必须知道的事实！   
  
  
  
  • malloc函数申请失败时返回NULL值
    
  • new关键字申请失败时（根据编译器的不同）     
    
    
    
    • 返回NULL值
      
    • 抛出std::bad_alloc异常
      
    
    
  
  

2、问题

• new 语句中的异常是怎么抛出来的？
  
• new 关键字在C++规范中的标准行为   
  
  
  
  • 在堆空间申请足够大的内存     
    
    
    
    • 成功：      
      
      
      
      • 在获取的空间中调用构造函数创建对象
        
      • 返回对象的地址
        
      
      
    • 失败：      
      
      
      
      • 抛出std::bad_alloc异常
        
      
      
    
    
  
  
• new关键字在C++规范中的标准行为   
  
  
  
  • new在分配内存时     
    
    
    
    • 如果空间不足，会调用全局的new_handler()函数
      
    • new_handler()函数中抛出std::bad_alloc异常
      
    
    
  • 可以自定义new_handler()函数     
    
    
    
    • 处理默认的 new内存分配失败的情况
      
    
    
  
  
• new_handler()的定义和使用
  

3、问题

• 如何跨编译器统一new的行为，提高代码移植性？
  
• 解决方案   
  
  
  
  • 全局范围(不推荐)     
    
    
    
    • 重新定义new / delete 的实现，不抛出任何异常
      
    • 自定义new_handler()函数，不抛出任何异常
      
    
    
  • 类层次范围     
    
    
    
    • 重载new / delete，不抛出任何异常
      
    
    
  • 单次动态内存分配     
    
    
    
    • 使用nothrow参数，指明new不抛出异常
      
    
    
  
  

4、编程实验：动态内存申请

5、动态内存申请的结果

• 实验结论   
  
  
  
  • 不是所有的编译器都遵循C++的标准规范
    
  • 编译器可能重定义new的实现，并在实现中抛出bad_alloc异常
    
  • 编译器的默认实现中，可能没有设置全局的new_handler()函数
    
  • 对于移植性要求较高的代码，需要考虑new的具体细节
    
  • vs2010 new实现方式
    
  
  

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