1月7日，2025冬季InfiniTensor大模型与人工智能系统训练营编程基础课第四课开讲，课程主题为《C++实践4》。

本节课介绍了vector类的功能，包括动态扩容机制、拷贝控制、移动语义等概念。通过实践深入理解了C++的内存管理、资源所有权和多态设计。同时介绍了STL容器、智能指针等在实际项目中的应用。

动态内存管理进阶

1. 扩容机制实现

• reallocate函数设计：容量倍增策略（2倍扩容）
• 内存拷贝与指针替换
• 析构函数中的内存释放：delete[] data的重要性
• 内存泄漏检测：valgrind工具使用与new/delete配对原则

2. 扩容触发逻辑

• push_back中的容量检查：size == capacity判断
• 用reallocate进行扩容

拷贝构造与赋值操作

1. Big Three规则

• 析构函数：资源释放的最后防线
• 拷贝构造函数：用于初始化一个新对象，使其成为另一个对象的副本。vector(const vector& other)
• 赋值运算符：给已存在的对象赋新值vector& operator=(const vector& other)

2. 成员初始化列表

• 常量成员与引用成员的初始化规范
• 性能优化：避免临时对象构造

3. 自赋值检查

• if (this == &other)安全性判断

移动语义

• 将资源从一个对象转移到另一个对象，而不是拷贝。

1. 移动构造函数

• 右值引用：Type&&
• 开销低，不涉及数据拷贝
• 指针窃取策略：将原对象置为空指针

2. 移动赋值运算符

• 自赋值检查与返回值优化
• std::move:负责将左值转为右值引用

3. Big Five扩展

• Big Three: 析构函数、拷贝构造、拷贝赋值
• Big Five: Big Three + 移动构造、移动赋值
• Big Zero: 不涉及资源管理的类

STL容器

1. std::vector

• 动态数组，连续内存存储
• 随机访问速度快
• 自动扩容机制
• 中间插入/删除效率较低

2. 其他常用容器

• std::list：双向链表，非连续内存，快速插入
• std::array：连续内存分配，大小固定
• std::map/std::unordered_map：键值对存储

继承与多态

1. 继承

• 一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法。
• 使用冒号表示继承，如class Number : public Object

2. 多态实现

• Virtual方法：允许子类重写父类的方法。
• Pure Virtual方法：父类中未实现的方法，子类必须实现。virtual ... = 0
• Abstract Class：包含至少一个Pure Virtual方法的类。

3. 类型转换

• dynamic_cast：运行时类型检查
• static_cast: 编译时类型转换
• reinterpret_cast：强制类型转换，不推荐常用

智能指针进阶

std::shared_ptr

• 自动管理内存，通过引用计数避免内存泄漏。
• 适用于多个对象共享同一资源的情况。

总结与展望

本节课通过实践深入讲解了C++的内存管理、资源所有权和多态设计。同时介绍了STL容器、智能指针等现代C++特性的实际应用。后续将带来更多其他课程！

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