C++ 中的对象生命周期（堆栈/作用域生命周期）
在 C++ 中，对象的生命周期是指对象在程序中存在的时间段，包括对象的创建、使用和销毁。理解对象生命周期对于管理内存和资源非常重要。对象的生命周期主要可以分为两种：栈（Stack）生命周期和堆（Heap）生命周期。下面将详细解释这两种生命周期以及它们的特点。
1. 栈生命周期
栈生命周期的对象是自动管理的，也就是说它们在栈上分配内存，通常在函数的作用域内创建并销毁。
1.1 创建与销毁
- 创建：当程序执行到对象的定义语句时，栈上的对象被创建并分配内存。
- 销毁：当对象的作用域结束时，栈上的对象自动被销毁，内存被释放。
1.2 作用域
对象的作用域是指对象可被访问的区域。在 C++ 中，栈对象的作用域通常是局部的，例如在一个函数内或一个代码块内。栈对象在离开作用域时会自动销毁。
1.4 特点
- 快速分配和销毁：栈上的对象在创建和销毁时速度很快，因为只需移动栈指针。
- 自动管理：栈上的对象的生命周期由作用域自动管理，避免了内存泄漏的问题。
- 有限的大小：栈的大小是有限的，因此栈上的对象不能过大，否则可能导致栈溢出（stack overflow）。
2. 堆生命周期
堆生命周期的对象是动态管理的，内存是通过动态分配来管理的。堆上的对象在创建时必须显式管理它们的生命周期。
2.1 创建与销毁
- 创建：使用
new操作符创建对象时，内存分配在堆上。 - 销毁：堆上的对象必须显式调用
delete操作符来销毁，以释放内存。不使用delete来删除的话，可能会导致内存泄漏，所以在创建类指针时，必须在程序使用结束后使用delete来删除，不然很有kenne
2.3 特点
- 灵活性：堆上的对象可以在程序运行时动态创建，生命周期不受作用域的限制。
- 手动管理：开发者必须手动管理堆内存，确保在使用完后调用
delete，否则会导致内存泄漏。 - 内存碎片：由于内存分配和释放的随机性，长时间使用可能会导致内存碎片化，影响程序性能。
3. 作用域和生命周期的关系
- 栈对象的生命周期与作用域直接相关：当对象离开其作用域时，它会被自动销毁。
- 堆对象的生命周期与作用域无关：即使在超出作用域的情况下，只要不调用
delete，对象仍然存在。
自定义智能指针与匿名作用域
#include
class Entity
{
public:
int data;
Entity(int data) : data(data){
std::cout<<"Entity created"< ScopedPtr 是一个智能指针类，旨在管理动态分配的 Entity 对象的生命周期。
当 ScopedPtr 对象被销毁时，它的析构函数会自动调用 delete m_ptr，以释放 ScopedPtr 所管理的 Entity 对象的内存。这可以避免内存泄漏。
匿名作用域
在 main 函数中，创建了一个匿名作用域（用 {} 包围的部分）。这意味着该作用域内的所有对象将在退出该作用域时被销毁。
当离开匿名作用域时，ScopedPtr 对象 sp 被销毁，其析构函数被调用，进而调用 delete m_ptr 释放与之关联的 Entity(1) 对象的内存。这会输出 "Entity destroyed"。
C++中的智能指针
C++中的智能指针（Smart Pointers）是通过RAII（资源获取即初始化）机制来自动管理动态内存资源的对象。与传统的裸指针不同，智能指针会在不再使用时自动释放所管理的资源，从而避免内存溢出问题。C++标准库中提供了清晰常见的智能指针类型：
1. std::unique_ptr
特点：
- 独占所有权：
std::unique_ptr拥有所指向对象的独占所有权。即只有一个std::unique_ptr可以指向某个对象。 - 不可复制：不能复制
std::unique_ptr，但可以通过 移动语义 (std::move()) 将所有权从一个std::unique_ptr转移到另一个。 - 自动析构：当
std::unique_ptr超出作用域时，自动调用delete释放对象。
2. std::shared_ptr
特点：
- 共享所有权：多个
std::shared_ptr可以共享同一对象的所有权，使用 引用计数 来跟踪有多少个shared_ptr指向同一个对象。 - 自动释放：当最后一个
std::shared_ptr被销毁时（即引用计数降为 0），对象会被自动销毁。 - 开销：由于维护引用计数，
std::shared_ptr的性能开销比std::unique_ptr稍高。
C++ 中的智能指针是一种自动管理动态内存的工具，它帮助开发者避免手动管理内存释放和潜在的内存泄漏问题。智能指针的核心思想是利用 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）机制，在对象生命周期结束时自动释放资源。C++ 提供了三种主要类型的智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr 和 std::weak_ptr，它们都位于
1. std::unique_ptr
特点：
- 独占所有权：
std::unique_ptr拥有所指向对象的独占所有权。即只有一个std::unique_ptr可以指向某个对象。 - 不可复制：不能复制
std::unique_ptr，但可以通过 移动语义 (std::move()) 将所有权从一个std::unique_ptr转移到另一个。 - 自动析构：当
std::unique_ptr超出作用域时，自动调用delete释放对象。
#include
#include
class MyClass {
public:
MyClass() { std::cout << "Constructor\n"; }
~MyClass() { std::cout << "Destructor\n"; }
};
int main() {
std::unique_ptr ptr1 = std::make_unique(); // 创建对象并将其所有权赋给 ptr1
// 转移所有权
std::unique_ptr ptr2 = std::move(ptr1); // ptr1 不再拥有对象，ptr2 拥有对象
// 离开作用域时，ptr2 会自动释放 MyClass 对象
return 0;
}
2. std::shared_ptr
特点：
- 共享所有权：多个
std::shared_ptr可以共享同一对象的所有权，使用 引用计数 来跟踪有多少个shared_ptr指向同一个对象。 - 自动释放：当最后一个
std::shared_ptr被销毁时（即引用计数降为 0），对象会被自动销毁。 - 开销：由于维护引用计数，
std::shared_ptr的性能开销比std::unique_ptr稍高。
#include
#include
class MyClass {
public:
MyClass() { std::cout << "Constructor\n"; }
~MyClass() { std::cout << "Destructor\n"; }
};
int main() {
std::shared_ptr ptr1 = std::make_shared(); // 创建共享指针
{
std::shared_ptr ptr2 = ptr1; // ptr1 和 ptr2 共享同一对象
std::cout << "Shared count: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 2
} // ptr2 离开作用域，引用计数降为 1
std::cout << "Shared count: " << ptr1.use_count() << "\n"; // 输出 1
// ptr1 离开作用域，引用计数降为 0，MyClass 对象被释放
return 0;
}
3. std::weak_ptr
特点：
- 弱引用：
std::weak_ptr并不拥有对象的所有权，它指向一个由std::shared_ptr管理的对象，但不会影响引用计数。 - 防止循环引用：
std::weak_ptr通常与std::shared_ptr配合使用，防止两个对象相互引用，造成内存泄漏。 - 手动检查有效性：使用
std::weak_ptr时，需要调用lock()方法获取一个有效的std::shared_ptr，并检查其是否仍然有效。
#include
#include
class MyClass {
public:
MyClass() { std::cout << "Constructor\n"; }
~MyClass() { std::cout << "Destructor\n"; }
};
int main() {
std::shared_ptr ptr1 = std::make_shared(); // 创建共享指针
std::weak_ptr weakPtr = ptr1; // 创建一个弱引用，指向同一对象
// 检查对象是否仍然存在
if (auto sharedPtr = weakPtr.lock()) {
std::cout << "Object is still alive\n";
} else {
std::cout << "Object has been destroyed\n";
}
return 0;
}
适用场景
std::unique_ptr：适用于那些不需要共享所有权的场景，如类的成员对象管理等。它是轻量的，性能开销最小。std::shared_ptr：当多个对象或函数需要共享同一个资源时，可以使用std::shared_ptr，例如管理复杂的数据结构或异步任务。std::weak_ptr：当你需要打破std::shared_ptr之间的循环依赖，或者需要观察某个对象的生命周期时，std::weak_ptr是最佳选择。
智能指针大大减少了内存泄漏和悬空指针的问题，但也需要注意在适当的场景下选择合适的类型，避免性能开销或设计不当导致的复杂性。
#include
#include
#include
class Entity
{
public:
Entity()
{
std::cout<<"Entity created!"< e(new Entity());
std::unique_ptr e2 = std::make_unique();
//不可隐式转化，只能显式引用生成std::unique_ptre3 = new Entity();
e->Print();
e2->Print();
}
}
{
std::shared_ptr e0;
{
//共享指针
//std::shared_ptr SharedEntity(new Entity());
std::shared_ptr SharedEntity = std::make_shared();
e0 = SharedEntity;
std::weak_ptr WeakPtr = e0;
}
}