各类ptr

auto_ptr：它允许程序员创建一个指向某种资源的指针对象，当该对象离开它的作用域时，它所指向的资源也会被自动释放。

在原本的C++中，new和delete必须配对使用，然而给每个异常处理分支添加delete是一件很麻烦的事。auto_ptr就是用来干这事的，它无需显式调用delete。

对auto_ptr的赋值和拷贝会导致原来的auto_ptr变为NULL，从而无效化。

unique_ptr：auto_ptr是全局唯一的，且不采用引用计数管理，因此，赋值和拷贝都是不必要的，且会造成混淆。（尤其拷贝会导致原来的auto_ptr变为NULL，这个还能叫做拷贝吗？）因此，auto_ptr在后续标准中，不再推荐使用，而是用unique_ptr替代。unique_ptr默认不支持赋值和拷贝，确需使用，要与std::move配合方可。否则会编译出错。

unique_ptr早先在boost库中的时候，也叫做scoped_ptr。

shared_ptr：为多个拥有者管理内存中对象的生命周期而设计的。在你初始化一个shared_ptr后，你可以复制它，把函数参数的值递给它，并把它分配给其它shared_ptr实例。所有实例指向同一个对象，并共享访问一个“控制块”，即每当一个新的shared_ptr被添加时，递增和递减引用计数，超出范围，则复位。当引用计数到达零时，控制块删除内存资源和自身。

weak_ptr：如果对象A中有对象B的shared_ptr，而对象B中又有对象A的shared_ptr，那么就会出现循环引用的情况。这时可以使用weak_ptr。两者的区别在于新建shared_ptr会增加引用计数，而weak_ptr不会。

上述指针还可以自己定义deleter：

void close_file(std::FILE* fp) { std::fclose(fp); }
std::unique_ptr<std::FILE, decltype(&close_file)> fp(std::fopen("demo.txt", "r"),&close_file);

上面的close_file就是自定义的deleter，用来进行特殊的析构。

上述ptr不仅可以保存对象的指针，还可以保存数组指针：

shared_ptr<double[]> p2( new double[n] );

此外ptr的声明方式也有两种（以unique_ptr为例）：

方法1：std::unique_ptr<int>(new int(1));
方法2：std::make_unique<int>(1);

从实现来看，这些智能指针除了需要new对象之外，还需要new一个用于维护对象引用计数的控制块，因此第2种方法一次性分配的效率会比较高。

一般来说，make_XXX在标准库中，通常都带有new对象和相关控制结构的操作，除了上述的make_unique之外，类似的还有make_pair等。

shared_ptr既然号称共享，那自然有一定的共享规则在：

shared_ptr<int> sp1(new int(10));
shared_ptr<int> sp2(sp1), sp3;
sp3 = sp1;
//一个典型的错误用法
shared_ptr<int> sp4(sp1.get());
cout << sp1.use_count() << " " << sp2.use_count() << " "
<< sp3.use_count() << " " << sp4.use_count() << endl;
//输出 3 3 3 1

sp1,sp2,sp3是相互关联的共享指针，共同控制所指内存的生存期，sp4虽然指向同样的内存，却是与sp1,sp2,sp3独立的，sp4按自己的引用计数来关联内存的释放。

auto p = std::make_unique<XXX>();
void f(XXX*);
f(p); // error
f(p.get()); // OK

虽然，类似p->YYY()的用法和普通指针一致，但是作为f函数参数的时候，就不行了。

参考：

https://mp.weixin.qq.com/s/32aeGOPaySjTmyKcjFKgYA

窥见C++11智能指针

https://www.cnblogs.com/wangkeqin/p/9351191.html

C++内存管理之shared_ptr

https://blog.csdn.net/River_Lethe/article/details/78734879

shared_ptr的使用和陷阱

decltype

和auto的用法类似，auto不仅要推导类型，还要定义变量，而decltype则只进行类型推导。

int add(int x,int y){return x+y;
}
int main(){double i=0;decltype(i) a; // doubledecltype(add()) b; //int 注意括号。不带括号就是函数指针了。
}

参考：

https://www.cnblogs.com/npbool/p/3433360.html

C++11初探：类型推导，auto和decltype

类型转换

static_cast：基本等同于C语言的强制类型转换，只有很小的差异。

dynamic_cast：主要用于类层次间的上行转换和下行转换。

const_cast：用于修改类型的const或volatile属性。

reinterpret_cast：它可以把一个指针转换成一个整数，也可以把一个整数转换成一个指针。

上面4个算是C++的基本类型变换。除此之外还有一些变种。

和shared_ptr配套的类型变换：

static_pointer_cast：Static cast of shared_ptr

dynamic_pointer_cast：Dynamic cast of shared_ptr

const_pointer_cast：Const cast of shared_ptr

dynamic_cast的改进版（主要是增加了一些断言或者异常处理）：

template <class Derived, class Base>
inline Derived polymorphic_cast(Base* x);
// Throws: std::bad_cast if ( dynamic_cast<Derived>(x) == 0 )
// Returns: dynamic_cast<Derived>(x)template <class Derived, class Base>
inline Derived polymorphic_downcast(Base* x);
// Effects: assert( dynamic_cast<Derived>(x) == x );
// Returns: static_cast<Derived>(x)template <class Derived, class Base>
inline auto polymorphic_pointer_cast(Base x);
// Throws: std::bad_cast if ( dynamic_pointer_cast<Derived>(x) == 0 )
// Returns: dynamic_pointer_cast<Derived>(x)template <class Derived, class Base>
inline auto polymorphic_pointer_downcast(Base x);
// Effects: assert( dynamic_pointer_cast<Derived>(x) == x );
// Returns: static_pointer_cast<Derived>(x)

参考：

https://www.cnblogs.com/chenyangchun/p/6795923.html

C++强制类型转换：static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast

std::bind & std::placeholders

void f(int n1, int n2, int n3, const int& n4, int n5)
{std::cout << n1 << ' ' << n2 << ' ' << n3 << ' ' << n4 << ' ' << n5 << '\n';
}auto f2 = std::bind(f, _3, std::bind(g, _3), _3, 4, 5);
f2(10, 11, 12); // 进行到 f(12, g(12), 12, 4, 5); 的调用

不定参数

int sum(int count, ...)
{va_list vl;int sum = 0;va_start(vl, count);for (int i = 0; i < count; ++i){sum += va_arg(vl, int);}va_end(vl);return sum;
}

上面是C风格的变参函数，主要依赖了va_xx系列函数。

template<typename T>
void Append(Optimizer::Optimizations& optimizations, T&& optimization)
{optimizations.emplace_back(new T(optimization));
};template<typename Front, typename... Others>
void Append(Optimizer::Optimizations& optimizations, Front&& front, Others&&... others)
{Append<Front>(optimizations, std::forward<Front>(front));Append<Others...>(optimizations, std::forward<Others>(others)...);
};template<typename... Args>
Optimizer::Optimizations MakeOptimizations(Args&&... args)
{Optimizer::Optimizations optimizations;Append(optimizations, std::forward<Args>(args)...);return optimizations;
}

上面是C++风格的变参函数。它主要采用了Parameter pack技术，简单的说就是递归的模板展开。

以上面的函数为例：

1.首先使用第2个模板函数展开函数。

2.在第2个模板函数中调用第1个模板函数，而第1个模板函数不是变参函数，相当于是递归的结尾。

std::tuple、std::bind等的实现都借助了Parameter pack。

在C++17中，还提出一个叫做fold expression的技术。

template<typename ...Args>
int sum(Args&&... args) {//    return (args + ... + 1 * 2); // Error: operator with precedence below castreturn (args + ... + (1 * 2)); // OK
}

上述函数是一个对+运算符的fold expression。

参考：

https://www.jianshu.com/p/d22904f30930

C++11新特性–不定参数模板与std::tuple、std::bind实现原理

特化（traits）

template<class T1, class T2>      // 普通版本，有两个模板参数
class B { ..... };template<class T2>         // 偏特化版本，指定其中一个参数，即指定了部分类型
class B<int , T2> { ..... };// 当实例化时的第一个参数为int 则会优先调用这个版本

偏特化的条件：

1.必须有一个主模板。

2.模板类型被部分明确化。

相应的，如果模板参数全被指定，则为全特化。

对主版本模板类、全特化类、偏特化类的调用优先级从高到低进行排序是：全特化类>偏特化类>主版本模板类。

traits一方面，在面对不同的输入类时，能找到合适的返回型别；另一方面，当型别对应有不同的实现函数的时候，能起到一个提取型别然后分流的作用。

标准库已经内置了一些常见的traits操作，例如std::pointer_traits，该模板可返回迭代器指向对象的型别。

参考：

https://www.cnblogs.com/yyehl/p/7253254.html

C++ 模板偏特化－来自STL的思考

https://www.cnblogs.com/mangoyuan/p/6446046.html

C++ traits技术浅谈

typename

vector<T>::size_type可能有三种解释：

静态数据成员
静态成员函数
嵌套类型

前两者比较好区分，函数名后一般有括号。但是嵌套类型就不好区分了，因此需要用typename关键字指定之。

参考：

https://blog.csdn.net/zhangxiao93/article/details/50569924

C++ typedef typename作用

typeid

typeid可用于打印类型名称。这里的类型可以是固定类型，也可以是模板类型。

cout << typeid(int).name() << typeid(T).name() << endl;

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