【C++】智能指针

智能指针

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智能指针介绍

智能指针可以帮助C++程序员管理动态分配的内存的，它会帮助我们自动释放new出来的内存，从而避免内存泄漏！
智能指针不是指针，是一个管理指针的类，用来存储指向动态分配对象的指针，负责自动释放动态分配的对象，防止堆内存泄漏。
动态分配的资源，交给一个类对象去管理，当类对象声明周期结束时，自动调用析构函数释放资源

C++11后auto_ptr 已经被“抛弃”，改为unique_ptr替代！C++11后不建议使用auto_ptr，因此本位不从unique_ptr开始介绍

• 头文件

#include<memory>

• 创建

同模板类

unique_ptr<string> p1(new string("hello"));
shared_ptr<int>p2(new int(5));

API：

• get()获取智能指针托管的指针地址

unique_ptr<string> p1(new string("hello"));
cout << p1.get() << endl;
//0x55fade17eeb0

• release() 取消智能指针对动态内存的托管

unique_ptr<int>p1(new int(5));
int*pp = p1.release();
delete pp;//因为智能指针内部源码使用new所以这里可用delete

unique_ptr

两个指针不能指向同一个资源，复制或赋值都会改变资源的所有权。

无法进行左值unique_ptr复制构造，也无法进行左值复制赋值操作，但允许临时右值赋值构造和赋值
保存指向某个对象的指针，当它本身离开作用域时会自动释放它指向的对象。

unique_ptr<int>p1(new int(5));
unique_ptr<int>p2(new int(6));
// p1 = p2; //禁止
// unique_ptr<int> p3(p1);//禁止
unique_ptr<int> p3(move(p1)); //move可以
p1 = move(p2);

• STL使用

vector<unique_ptr<int>> v;
unique_ptr<int> ptr1 (new int (5));
v.push_back(move(ptr1));

• 数组使用

nique_ptr<int[]> array(new int[5]);

shared_ptr

shared_ptr记录引用特定内存对象的智能指针数量，当复制或拷贝时，引用计数加1，当智能指针析构时，引用计数减1，如果计数为零，代表已经没有指针指向这块内存，就释放它

shared_ptr<int>p1(new int(5));
shared_ptr<int>p2(new int(6));
shared_ptr<int>p3(p1);
//使用make_shared 初始化对象，分配内存效率更高
//make_shared函数的主要功能是在动态内存中分配一个对象并初始化它，返回指向此对象的shared_ptr
shared_ptr<int> p4 = make_shared<int>(7);
cout << *p3; //5
p3 = p2;
cout << *p3; //6

• use_count()可以获得当前托管指针的引用计数

cout << p3.use_count(); //2

• 循环引用问题

struct Father{
    shared_ptr<Son> son_;
};

struct Son{
    shared_ptr<Father> father_;
};

int main()
{
    auto father = make_shared<Father>();
    auto son = make_shared<Son>();

    father->son_ = son;
    son->father_ = father;

    return 0;
}

互相持有导致循环引用问题，析构函数不能正常使用

weak_ptr

weak_ptr 设计的目的是为配合 shared_ptr 而引入的一种智能指针来协助 shared_ptr 工作, 它只可以从一个 shared_ptr 或另一个 weak_ptr 对象构造, 它的构造和析构不会引起引用记数的增加或减少。 同时weak_ptr 没有重载*和->但可以使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象。

shared_ptr<int>p1(new int(5));
weak_ptr<int>p2(p1);
cout << p1.use_count() << endl; //1
cout << p2.use_count() << endl; //1
cout << *p2 << endl; //错误

• 使用 lock 获得一个可用的 shared_ptr 对象

weak_ptr<int>p2(p1);
shared_ptr<int>p3 = p2.lock();

• weak_ptr解决循环引用问题

struct Father{
    shared_ptr<Son> son_;
};

struct Son{
    weak_ptr<Father> father_;
};

int main()
{
    auto father = make_shared<Father>();
    auto son = make_shared<Son>();

    father->son_ = son;
    son->father_ = father;

    return 0;
}

我们在会产生循环引用的位置，把shared_ptr换成weak_ptr。它不参与资源的管理，他是专门用来解决引用计数的，我们可以使用一个shared_ptr 来初始化一个weak_ptr,但是weak_ptr 不增加引用计数，不参与管理，但是也像指针一样访问修改资源。

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参考资料1
参考资料2