内存在这个 C++ 程序中的表现如何？

Question

所以我不习惯硬件关闭编程，指针和内存总是为我完成，但因为我想学习 C++，我想尝试一个二维数组，由于未知大小而不起作用，所以我决定去带有 2d 列表。

我现在遇到的问题是我不知道程序将如何运行，在我可以测试它之前，我想知道值是否会被复制、覆盖等。

#include "board.h"
#include "list"
using namespace std;

void Board::initiate_board()
{
    list<list<int>> list_of_rows;
    for (int rows = 0; rows++; rows < Board::rows) {
        list<int> new_row;
        for (int columns = 0; columns++; columns < Board::columns) {
            new_row.push_back(0);
        }
        list_of_rows.push_back(new_row);
    }
}

这应该做的是创建一个填充 0 的 2d 列表。我不知道存储中会发生什么，而且我无法可视化 RAM 并知道是什么（如果可以的话，我会不知所措）所以我希望有人能帮我解决这个问题。

我认为这段代码的作用是创建一个 0 列表，将其放入另一个列表中，然后启动一个新列表，自动删除旧列表，因为它不会被引用或会被覆盖（不知道是哪个）。所以当行和列在 4 时，它看起来像

|0|0|0|0|    =>   ...   =>   |0|0|0|0|
                             |0|0|0|0|
                             |0|0|0|0|
                             |0|0|0|0|

我不确定的两件事是 A：会创建一个新列表吗？或者旧的会像这样增加：

|0|0|0|0|
|0|0|0|0|0|0|0|0|
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|
|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|

第二个问题是：列表会被复制还是引用会被存储？那么在将 4-long-list 保存到第一个列表后会增加原始列表，并且因为只保存了一个引用，所以将列表 [0] 也增加到 8 长，这样如果我改变了列表中的第二个值每一行都会改变吗？

|0|0|0|0|  =>   |0|0|0|0|0|0|0|0|
                |0|0|0|0|0|0|0|0|

我知道这个问题对于了解 C++ 的人来说可能是非常基本的，但是因为我来自 dart 和 python，而 C# 是我知道的最接近硬件的语言，这让我感到困惑。除了通过打印列表列表或只是猜测来尝试之外，有没有办法知道会发生什么？

如果我想保存一个引用而不是一个副本到列表中，我该怎么做呢？

Answer 1

我建议您阅读一本关于现代 C++ 基础知识的好书。C++ 是一种具有挑战性的语言，具有陡峭的学习曲线和悠久的遗产。关于对象生命周期、不同类型的构造和初始化等，有很多东西需要学习——从一本涵盖这些主题的好书开始会更容易。

回答您的问题：代码将按照您期望的方式工作；您将创建一个std::list包含rows std::lists，每个包含columns 0s。

也就是说，您将生成一个容器的容器，逻辑上^[1]如下所示：

      <--columns-->
  ^   |0|0|...|0|0|
  |   |0|0|   |0|0|
  |    .  .      .
 rows  .    .    .
  |    .      .  .
  |   |0|0|   |0|0|
  V   |0|0|...|0|0|

C++ 中的变量有与其关联的生命周期，通常与它们所在的范围相关。new_row从它在for循环中定义的地方开始它的生命周期，并在每次迭代的循环的右大括号处销毁。

更一般地，所有对象都以作用域结束时声明的相反顺序销毁；循环只是一个多次出现的作用域。

所以在你上面的代码中，发生的事情是：

1. new_row使用 0 个元素创建了一个名为的列表
2. columns 0s 被推入其中（内循环）
3. list_of_rows 复制 new_row
4. new_row 被销毁（范围结束）。
5. 重复步骤 1 rows 次

^{从技术上讲，因为list_of_rows没有使用，它会在函数作用域的末尾被销毁——尽管我假设为了简洁起见省略了它的使用}

^[1]我建议您考虑使用std::vector而不是std::list，这可能更接近您打算使用的内容。

std::vector是动态数组类型（连续存储），而std::list实际上是双向链表实现。这意味着您不能简单地对std::list(eg list_of_rows[1][2]) 进行索引，因为访问需要遍历列表。std::vector没有这个问题。

您的list<list<...>>实现实际上更接近于：

             <--------columns-------->
 ^   |*| --> |0| <-> |0| ... |0| <-> |0|
 |    ^
 |    |
 |    V
 |   |*| --> |0| <-> |0| ... |0| <-> |0|
 |    .
rows  .
 |    .
 |   |*| --> |0| <-> |0| ... |0| <-> |0|
 |    ^
 |    |
 |    V
 V   |*| --> |0| <-> |0| ... |0| <-> |0|

而vector<vector<...>>实现将是：

           <--columns-->
  ^ |*| -> |0|0|...|0|0|
  | |*| -> |0|0|   |0|0|
  |         .  .      .
 rows       .    .    .
  |         .      .  .
  | |*| -> |0|0|   |0|0|
  V |*| -> |0|0|...|0|0|