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图解版

C++新特性

C++ 11有哪些新特性？

• nullptr替代 NULL
• 引入了 auto 和 decltype 这两个关键字实现了类型推导
• 基于范围的 for 循环for(auto& i : res){}
• 类和结构体的中初始化列表
• Lambda 表达式（匿名函数）
• std::forward_list（单向链表）
• 右值引用和move语义

auto、decltype和decltype(auto)的用法

（1）auto

C++11新标准引入了auto类型说明符，用它就能让编译器替我们去分析表达式所属的类型。和原来那些只对应某种特定的类型说明符(例如 int)不同，auto 让编译器通过初始值来进行类型推演。从而获得定义变量的类型，所以说 auto 定义的变量必须有初始值。

（2）decltype

有的时候我们还会遇到这种情况，我们希望从表达式中推断出要定义变量的类型，但却不想用表达式的值去初始化变量。还有可能是函数的返回类型为某表达式的值类型。在这些时候auto显得就无力了，所以C++11又引入了第二种类型说明符decltype，它的作用是选择并返回操作数的数据类型。在此过程中，编译器只是分析表达式并得到它的类型，却不进行实际的计算表达式的值。

C++中NULL和nullptr区别

比如有两个重载的函数u，一个接收int, 一个接收指针。但是NULL本来想当做指针的，但是处理成0

NULL来自C语言，一般由宏定义实现，而 nullptr 则是C++11的新增关键字。在C语言中，NULL被定义为(void*)0,而在C++语言中，NULL则被定义为整数0。

在C++中指针必须有明确的类型定义。但是将NULL定义为0带来的另一个问题是无法与整数的0区分。因为C++中允许有函数重载。那么在传入NULL参数时，会把NULL当做整数0来看，如果我们想调用参数是指针的函数，该怎么办呢?nullptr在C++11被引入用于解决这一问题，nullptr可以明确区分整型和指针类型，能够根据环境自动转换成相应的指针类型，但不会被转换为任何整型，所以不会造成参数传递错误。

智能指针的原理、常用的智能指针及实现

原理

智能指针是一个类，用来存储指向动态分配对象的指针，负责自动释放动态分配的对象，防止堆内存泄漏。动态分配的资源，交给一个类对象去管理，当类对象声明周期结束时，自动调用析构函数释放资源

常用的智能指针

(1) shared_ptr

实现原理：采用引用计数器的方法，允许多个智能指针指向同一个对象，每当多一个指针指向该对象时，指向该对象的所有智能指针内部的引用计数加1，每当减少一个智能指针指向对象时，引用计数会减1，当计数为0的时候会自动的释放动态分配的资源。

• 智能指针将一个计数器与类指向的对象相关联，引用计数器跟踪共有多少个类对象共享同一指针
• 每次创建类的新对象时，初始化指针并将引用计数置为1
• 当对象作为另一对象的副本而创建时，拷贝构造函数拷贝指针并增加与之相应的引用计数
• 对一个对象进行赋值时，赋值操作符减少左操作数所指对象的引用计数（如果引用计数为减至0，则删除对象），并增加右操作数所指对象的引用计数
• 调用析构函数时，构造函数减少引用计数（如果引用计数减至0，则删除基础对象）

(2) unique_ptr

unique_ptr采用的是独享所有权语义，一个非空的unique_ptr总是拥有它所指向的资源。转移一个unique_ptr将会把所有权全部从源指针转移给目标指针，源指针被置空；所以unique_ptr不支持普通的拷贝和赋值操作，不能用在STL标准容器中；局部变量的返回值除外（因为编译器知道要返回的对象将要被销毁）；如果你拷贝一个unique_ptr，那么拷贝结束后，这两个unique_ptr都会指向相同的资源，造成在结束时对同一内存指针多次释放而导致程序崩溃。

(3) weak_ptr

weak_ptr：弱引用。 引用计数有一个问题就是互相引用形成环（环形引用），这样两个指针指向的内存都无法释放。需要使用weak_ptr打破环形引用。weak_ptr是一个弱引用，它是为了配合shared_ptr而引入的一种智能指针，它指向一个由shared_ptr管理的对象而不影响所指对象的生命周期，也就是说，它只引用，不计数。如果一块内存被shared_ptr和weak_ptr同时引用，当所有shared_ptr析构了之后，不管还有没有weak_ptr引用该内存，内存也会被释放。所以weak_ptr不保证它指向的内存一定是有效的，在使用之前使用函数lock()检查weak_ptr是否为空指针。它不增加引用计数，只要出了作用域就会自动析构。

传给shared_ptr一个引用，那么引用计数会不会+1

不会。在 C++11 中，可以使用 `std::shared_ptr` 类模板来实现共享所有权的指针。当我们将一个对象或指针传递给 `std::shared_ptr` 构造函数时，该对象或指针的引用计数会自动加一，当所有指向该对象或指针的 `std::shared_ptr` 对象都被销毁时，该对象或指针的引用计数会自动减一。

对于传递给 `std::shared_ptr` 构造函数的应用类型，由于应用本身并没有引用计数，因此不会对其引用计数进行加一操作，也不会影响应用本身的生命周期。相反，`std::shared_ptr` 会通过对应的析构函数来释放对象或指针所占用的内存空间，而不会影响应用本身的生命周期。

需要注意的是，如果我们将一个临时对象或表达式传递给 `std::shared_ptr` 构造函数，它会创建一个临时对象来包装该表达式，并将该临时对象的引用计数加一。因此，在使用 `std::shared_ptr` 时，应该避免将临时对象或表达式传递给构造函数，以避免引用计数的意外增加。

智能指针的循环引用

循环引用是指使用多个智能指针share_ptr时，出现了指针之间相互指向，从而形成环的情况，有点类似

于死锁的情况，这种情况下，智能指针往往不能正常调用对象的析构函数，从而造成内存泄漏。

如何解决

弱指针用于专门解决shared_ptr循环引用的问题，weak_ptr不会修改引用计数，即其存在与否并不影响对象的引用计数器。循环引用就是：两个对象互相使用一个shared_ptr成员变量指向对方。弱引用并不对对象的内存进行管理，在功能上类似于普通指针，然而一个比较大的区别是，弱引用能检测到所管理的对象是否已经被释放，从而避免访问非法内存。

shared_ptr 的线程安全

虽然我们借shared_ptr 来实现线程安全的对象释放，但是shared_ptr 本身不是100% 线程安全的。它的引用计数本身是安全且无锁的，但对象的读写则不是，因为shared_ptr 有两个数据成员，读写操作不能原子化。根据文档11，shared_ptr 的线程安全级别和内建类型、标准库容器、std::string 一样，即：

一个shared_ptr 对象实体可被多个线程同时读取；

两个shared_ptr 对象实体可以被两个线程同时写入