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c++ 类和动态内存分配

news 来源：原创 2025/4/21 12:12:59

在C++中，当类涉及动态内存分配时，需特别注意资源管理，以避免内存泄漏、悬空指针等问题。以下是关键点和示例代码：

核心原则

析构函数：负责释放动态分配的内存。
拷贝构造函数：实现深拷贝，复制数据而非指针。
拷贝赋值运算符：处理自赋值并实现深拷贝。
移动语义（C++11+）：通过移动构造函数和移动赋值运算符提升性能。

示例：自定义字符串类

#include <cstring>
#include <utility>class MyString {
private:char* str;public:// 构造函数explicit MyString(const char* s = "") {str = new char[std::strlen(s) + 1];std::strcpy(str, s);}// 析构函数~MyString() {delete[] str;}// 拷贝构造函数（深拷贝）MyString(const MyString& other) {str = new char[std::strlen(other.str) + 1];std::strcpy(str, other.str);}// 拷贝赋值运算符（拷贝并交换）MyString& operator=(MyString other) {swap(other);return *this;}// 移动构造函数MyString(MyString&& other) noexcept : str(other.str) {other.str = nullptr;}// 移动赋值运算符MyString& operator=(MyString&& other) noexcept {if (this != &other) {delete[] str;str = other.str;other.str = nullptr;}return *this;}// 交换辅助函数void swap(MyString& other) noexcept {std::swap(str, other.str);}// 访问数据const char* c_str() const {return str;}
};

关键点解析

深拷贝与浅拷贝：
- 默认拷贝操作复制指针值（浅拷贝），导致多个对象共享同一内存。
- 需手动实现拷贝构造函数和赋值运算符，分配新内存并复制内容（深拷贝）。
拷贝并交换惯用法：
- 赋值运算符通过传值调用拷贝构造函数生成临时对象。
- 交换当前对象与临时对象的资源，临时对象析构时自动释放旧资源。
移动语义：
- 移动操作“窃取”资源，避免不必要的深拷贝。
- 移动后源对象置于有效但未定义状态（通常置空指针）。
异常安全：
- 在分配新内存前不修改原对象状态，确保异常时对象仍有效。

使用智能指针简化管理

若使用 std::unique_ptr 管理资源，可减少手动内存管理，但需显式实现深拷贝：

#include <memory>
#include <algorithm>class MyArray {
private:std::unique_ptr<int[]> arr;size_t size;public:MyArray(size_t s) : arr(std::make_unique<int[]>(s)), size(s) {}// 深拷贝构造函数MyArray(const MyArray& other) : arr(std::make_unique<int[]>(other.size)), size(other.size) {std::copy(&other.arr[0], &other.arr[size], &arr[0]);}// 拷贝赋值运算符（拷贝并交换）MyArray& operator=(MyArray other) {swap(other);return *this;}// 移动操作由 unique_ptr 自动处理MyArray(MyArray&&) noexcept = default;MyArray& operator=(MyArray&&) noexcept = default;void swap(MyArray& other) noexcept {std::swap(arr, other.arr);std::swap(size, other.size);}
};