chapter-12

// chapter-12.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<memory>                //包含智能指针，同时包含allocator类
#include<new

using namespace std;

class Stu_InfoPtr;
class Stu_Info
{
public:
    friend class Stu_InfoPtr;
    Stu_Info() :data("aabb") {};
    void push_back(const string t) { data->push_back(t); }
    void pop_back() { check(0, "Empty on Stu_Info!"); data->pop_back(); }
    string &front()const { check(0, "Empty on Stu_Info!"); return data->front(); }
    string &back()const { check(0, "Empty on Stu_Info!"); return data->back(); }
private:
    shared_ptr<vector<string>> data = make_shared<vector<string>>();        //需要值初始化。shared_ptr创建对象需要初始化，否则类函数无法运行！
    void check(vector<string>::size_type i,const string &msg) const //自己设计容器类，需要设计check函数，保证在每步操作时检查是否越界！
    {
        if (i >= data->size())
            throw out_of_range(msg);
    }
};

class Stu_InfoPtr
{
public:
    Stu_InfoPtr():curr(0){}
    Stu_InfoPtr(Stu_Info &a,size_t sz=0):wptr(a.data),curr(sz){}
    string &deref() const;
    Stu_InfoPtr &incr();

private:
    weak_ptr<vector<string>> wptr;
    size_t curr;
    shared_ptr<vector<string>> check(size_t i, const string &msg)const;//const成员函数，不可以修改对象，只能调用const函数！

};
shared_ptr<vector<string>> Stu_InfoPtr::check(size_t i, const string &msg) const    //将weak_ptr绑定到类中shared_ptr智能指针，通过weak_ptr判断对象是否存在，如果存在则返回其智能指针！（核查指针类）
{
    auto ret = wptr.lock();
    if (!ret)
        throw runtime_error("unbound stu_info!");
    if (i >= ret->size())
        throw runtime_error(msg);
    return ret;
}
string &Stu_InfoPtr::deref()const
{
    auto p = check(curr, "err!");
    return (*p)[curr];
}
Stu_InfoPtr &Stu_InfoPtr::incr()
{
    check(curr, "err!");
    ++curr;                     //递增下标！
    return *this;
}


unique_ptr<int> clone_int(int p)
{
    unique_ptr<int> ret(new int(p));
    return ret;
}

int main()
{

    //shared_ptr和unique_ptr都支持的操作
    //shared_ptr<T> sp;         初始化，空智能指针！
    //unique_ptr<T> up;
    //p                         将p用作条件，若p指向对象则为true
    //*p                        解引用，得到对象
    //p->mem                    
    //p.get()                   返回p中所保存的指针！若智能指针释放了对象，则返回指针所指向的对象也就消失了！切记代码不能delete返回的指针！也不要用返回的指针初始化另一个智能指针！
    //swap(p,q)                 交换p和q的指针！
    //p.swap(q)
    //shared_ptr独占的操作
    //make_shared<T>(args)      返回shared_ptr，使用args初始化对象
    //shared_ptr<T> p(q)        p是q的拷贝，会增加q中的use_count()值，指向同一个对象！
    //p=q   
    //p.unique()                若p.use_count()为1，返回true，否则返回false
    //p.use_count()             与p共享对象的只能指针数量，主要应用于调试！(当其为0时，自动销毁对象，并释放内存)
    //如果将shared_ptr存放在一个容器中，而后不再需要全部容器，要记得用erase删除不再需要的那些元素。（加入vector，即拷贝智能指针）
    shared_ptr<int> p1 = make_shared<int>(10);
    auto p2 = make_shared<string>(3, '3');
    auto p3(p2);
    auto p4=make_shared<vector<string>>();
    p4->push_back("abc");

    //程序使用动态内存出于三个原因：1、程序不知道自己需要多少元素；2、程序不知道所需对象的准确类型；3、程序需要在多个对象间共享数据！
    //class Stu_Info为多个对象间共享数据，当拷贝类时，底层数据直接共享！
    Stu_Info s1;
    string tmp = "aaa";
    s1.push_back(tmp);
    Stu_Info s2;
    s2 = s1;
    cout << s2.back() << endl;

    //直接管理内存new和delete
    int *pi1 = new int();               //值初始化为0
    string *ps1 = new string;           //初始化为空的string
    vector<int> *pv1 = new vector<int>{ 1,2,3,4,5 };
    const int *pi2 = new const int(1024);
    const string *ps2 = new const string;
    int *pi3 = new(nothrow) int(1);     //当new不能分配内存时，将抛出bad_alloc错误。声明nothrow，则只返回空指针！

    delete pi3;                         //释放非new分配的内存，或多次释放相同的指针值，其行为为定义！
    delete ps2;                         //内置指针管理的动态内存被显示释放前会一直存在！
    pi3 = nullptr;
    ps2 = nullptr;                      //避免空悬指针！指针本身是对象，所以需要将它置为nullptr

    //shared_ptr和new结合使用，当将一个shared_ptr绑定到一个普通指针时，就不应该再使用内置指针来访问对象！
    //shared_ptr<T> p(q)                p管理内置指针q所指对象，q必须为new分配的内存，且类型一致！接管后，就不应该使用内置指针访问对应内存了！
    //shared_ptr<T> p(u)                p从unique_ptr接管对象的所有权，将u置为空！
    //shared_ptr<T> p(q,d)              d为删除器，用于当程序错误时释放自定义类型对象q（q含有直接管理的内存）。d实质为函数，定义了释放对象的行为！
    //shared_ptr<T> p(p2,d)             p2为shared_ptr的拷贝！
    //p.reset()                         若p为唯一指向其对象的shared_ptr，reset会释放此对象！若传递了内置指针q，会令p指向q，否则会将p置为空！
    //p.reset(q)
    //p.reset(q,d)

    auto ps_reset = make_shared<string>("abc");
    if (!ps_reset.unique())                         //若多个智能指针共享对象，则制作新拷贝，再修改对象的值！
        ps_reset.reset(new string(*ps_reset));      //reset参数必须为内置指针！
    *ps_reset += "def";

    //unique_ptr独享对象！其没有make_shared函数，必须使用new初始化！
    unique_ptr<int> pu1(new int(1314));
    //unique_ptr<int> pu2(pu2)              不支持拷贝和赋值！
    //unique_ptr的操作
    //unique_ptr<T> pu1
    //unique_ptr<T,D> pu2                   声明类型为D的可调用对象来释放指针！
    //unique_ptr<T,D> pu3(d)
    //u=nullptr                             释放u指向的对象，将u置为空
    //u.release()                           u放弃对指针的控制权，返回指针，并将u置为空
    //u.reset()                             释放u指向的对象，并重新指向内置指针q
    //u.reset(q)
    //u.reset(nullptr)

    unique_ptr<string> pus1(new string("abc"));
    unique_ptr<string> pus2(pus1.release());
    pus1.reset(pus2.release());
    cout << *pus1 << endl;
    //特列：可以传递unique_ptr参数和返回unique_ptr对象
    int i_fun_cloned = 1314;
    auto pui = clone_int(i_fun_cloned);
    cout << *pui << endl;

    //weak_ptr，不控制所指对象生存期的弱智能指针！
    //weak_ptr<T> w             创建空智能指针
    //weak_ptr<T> w(sp)         用shared_ptr初始化指针，或者赋值！
    //w=p
    //w.reset()                 将w置为空
    //w.use_count()             与w共享对象的shared_ptr的数量
    //w.expired()               若use_count为0，则返回true
    //w.lock()                  如果expired()为true，则返回空shared_ptr，否则返回一个指向w对象shared_ptr
    //由于对象可能不存在，所以不能使用weak_ptr直接访问对象！常用于核查指针类！
    shared_ptr<string> sps(new string("abc"));
    weak_ptr<string> wps(sps);
    if (!wps.expired())
        cout << *wps.lock() << endl;

    //动态数组，在类中创建动态数组需要定义拷贝、赋值、析构等函数，推荐使用容器！
    int *pia1 = new int[10];    //[]内必须为整型，可以不是常量！
    //动态数组得到的是元素类型的指针，动态数组不能调用begin()和end()来返回首尾指针！同理，也不能使用范围for！
    int *pia2 = new int[10]();
    string *pis1 = new string[3]{ "a","b" };
    unique_ptr<int[]> upa(pia1);            //不支持点和箭头运算符！
    delete[]pis1;
    upa.release();
    //shared_ptr不支持管理动态数组，如果要使用，必须自定义删除器释放内存！另外shared_ptr不支持下标运算符，同时也不支持指针算术运算。因此必须使用get获取内置指针，再来访问元素！

    //allocator类，支持内存分配和对象构造分离！
    allocator<string> alloc;                //可以分配string的allocator对象
    auto palloc = alloc.allocate(10);       //分配n个未初始化的string
    //标准库allocator的操作
    //allocator<T> a            创建对象
    //a.allocate(n)             分配未构造的内存！
    //a.deallocate(p,n)         释放内存！释放前必须调用destroy()。此n值必须与构造时的n值相同！
    //a.construct(p,args)       在p所指向的内存上构造对象！
    //a.destroy(p)              调用析构函数！
    auto qalloc = palloc;
    alloc.construct(qalloc++, 10, "ab");
    while (qalloc !=palloc)
    {
        alloc.destroy(--qalloc);        //只能对真正构造了元素进行destroy操作！
    }
    //allocator算法，在已分配内存位置构造元素
    //uninitiated_copy(b,e,b2)          从be范围内元素拷贝到b2
    //uninitiated_copy_n(b,n,b2)        从b指向元素开始拷贝n个元素到b2
    //uninitiated_fill(b,e,t)           在迭代器b和e间创造元素，值为t
    //uninitiated_fill_n(b,n,t)         创建n个对象
    auto palloc_cp = alloc.allocate(10);
    vector<string> v_to_alloc = { "ab","bac" };
    auto qalloc_cp = uninitialized_copy(v_to_alloc.begin(), v_to_alloc.end(), palloc_cp);   //返回构造元素之后的位置！

    //文本查询程序


    cout << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

//标准库定义了2个智能指针类型来管理动态分配的对象，当一个对象应该被释放时，指向它的智能指针可以确保自动释放它！
//c++中有new为对象分配空间，有delete接受动态对象的指针，销毁对象，释放空间！
//为了更容易使用动态内存，新标准提供智能指针，shared_ptr允许多个指针指向同一个对象，unique_ptr则独占所指向的对象，weak_ptr是弱作用，指向shared_ptr所管理的对象！