标准库中的智能指针shared_ptr

　　智能指针的出现是为了能够更加方便的解决动态内存的管理问题。注：曾经记得有本书上说可以通过vector来实现动态分配的内存的自动管理，但是经过试验，在gcc4.8.5下是不行的。这个是容易理解的，vector是个模板，它不能辨别传入的数据类型是否是指针，从而也不能进行自动的释放内存操作。如果对非new出的对象进行delete操作，反而还会引起一些不必要的问题。

　　C++11标准库为了能够使程序员能够更安全的使用动态内存，提供了两种智能指针类型来管理动态对象。

shared_ptr类

　　智能指针也是模板，所以当我们创建一个智能指针时也需要提供额外的信息——指针可以指向的类型。例如：

　　shared_ptr<string> sp1;　　//sp1是这个智能指针的名字，尖括号里的string表示这个智能指针指向的是一个string类型的变量（记住，虽然这里没有我们熟悉的  * ，但sp1是一个指针），默认初始化的智能指针中保存者一个空指针。

　　智能指针的使用和普通指针一致，解引用一个指针返回它所指向的对象，如果在一个条件判断中使用智能指针效果就是检测它是否为空。

shared_ptr<string> sp1;
if(sp1)
{
    std::cout << "判断智能指针sp1是否为空指针" << std::endl;
}
if(sp1!= nullptr )
{
    if(sp1->empty())
    {
　　　　　*sp1 = "Hi Smart Pointer!";　　　　//给该智能指针指向的字符串赋值
        std::cout << "判断该智能指针指向的字符串是否为空！" << std::endl;
    }
}

　　shared_ptr和unique_ptr都支持的操作：

shared_ptr<T> sp / unique_ptr<T> up	声明一个智能指针，默认初始化时，该智能指针中保存着一个空指针
p	将p作为一个条件判断，若p指向一个对象，则为true（和普通指针一样，就是判断指针本身是否为nullptr）
*p	解引用p，获得它指向的对象。和普通指针的*p语义一样。
p->mem	等价于(*p).mem
p.get()	返回p中保存的指针，但是这个方法使用起来要小心，如果智能指针释放了其对象，返回的指针所指向的对象也就消失了
swap(p.q)	交换p和q中的指针
p.swap(q)	和swap(p.q)的作用是一样的

　　shared_ptr独有的操作

make_shared<T>(args)	args：这种表达在C++primer里就是参数列表的意思。make_shared<T>(args)返回一个shared_ptr指针，指向一个动态分配的类型为T的对象，使用args来初始化此对象（相当于是给构造函数传参）
shared_ptr<T>p(q)	p是shared_ptr q的拷贝，此操作会递增q中的引用计数器。q中的指针必须要能转换成T*
p = q	p和q都是shared_ptr，所保存的指针必须能够相互转换，此操作会递减p的引用计数，递增q的引用计数；若p的一用计数变为0，则将其管理的原内存释放
p.unique()	若p.use_count()为1则返回true；否则返回false
p.use_count()	返回与p共享对象的智能指针的数量；可能很慢，主要用于调试。

　　shared_ptr和unique_ptr的区别：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是一种伴随类，是一种弱引用，指向shared_ptr所管理的对象。这三种类型都定义在头文件memory中。

　　示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

using namespace std;
int main(int argc,char *argv[])
{
    shared_ptr<int> sp1;
    if(nullptr == sp1)
    {
        std::cout << "shared_ptr默认初始化时，其内保存着一个空指针" << std::endl;
    }
    if(sp1.use_count() == 0)
    {
        std::cout << "默认初始化时，这个智能指针的引用计数值是:" << sp1.use_count() << std::endl;
    }

    shared_ptr<int> sp2 = make_shared<int>(42);                 //声明一个指向int类型的智能指针，并将其初始化为42，sp2这个智能指针的引用计数值应该是1
    std::cout << "这个智能指针内保存的值是：" << *sp2 << "，它的引用计数器的值是:" << sp2.use_count() << std::endl;
    sp1 = sp2;    //无论何时，拷贝一个shared_ptr，它的引用计数器都会递增，例如将用一个shared_ptr初始化另外一个shared_ptr，或者将它作为参数传递给一个函数，以及作为函数的返回值
                  //当我们给shared_ptr赋予了一个新值或者是shared_ptr被销毁，它所关联的引用计数器就会递减，一旦一个shared_ptr的计数器变为0，它就会自动释放自己所管理的对象.
    std::cout << "sp1的引用计数值是：" << sp1.use_count() << "，sp2的引用计数值是：" << sp2.use_count() << std::endl;
    shared_ptr<int> sp3 = make_shared<int>(32);
    sp2 = sp3;  //给sp2赋予一个新的值,这里sp2里关联到原来指向的那个对象的引用计数器值会递减，但同时，它又被指向了新的对象，这个关联到新对象的引用计数值又会增加。
    std::cout << "sp2关联的计数器值是：" << sp2.use_count() << ",sp3关联的引用计数器值是：" << sp3.use_count() << "sp1关联的应用计数器值是：" << sp1.use_count() << std::endl;
    //当指向一个对象的最后一个shared_ptr被销毁时，shared_ptr类会自动销毁此对象，通过析构函数完成此工作。shared_ptr的析构函数会递减它所指向的对象的引用计数。如果引用计数变为0，则shared_ptr
    //的析构函数就会销毁对象，并释放它占用的内存，

    {
        shared_ptr<int> sp4 = make_shared<int>(3);
        sp1 = sp4;
    }
    if(sp1!= nullptr)
    {
        std::cout << "上面的sp4虽然被销毁了，但是由于有sp1=sp4这个赋值操作，导致指向sp4原本指向的对象的指针对于0个，那么它申请的内存就不会随着sp4的析构而销毁。" << "sp1当前所保存的值是: " << *sp1 << std::endl;
    }
    //shared_ptr在无用之后仍然保留的一种情况是，你将shared_ptr存放在一个容器中，随后重排了容器，从而不再需要某些元素，在这种情况下，你应该确保erase删除那些不需要的shared_ptr元素。
    return (0);
}

　　分配动态内存的几个理由：

　　1.不知道自己想要多大的空间；

　　2.不知道对象的类型是什么，（void *）

　　3.需要多个对象共享数据

　　程序非自由空间被耗尽的情况还是有可能发生的，一旦一个程序用光了它所有可用的内存，new表达式就会失败。默认情况下，如果new不能分配所要求的的内存空间，它会抛出一个类型为bad_alloc的异常。可以改变使用new的方式来阻止它抛出异常。

int *p2 = new (nothrow) int; //此时如果分配内存失败，那么new就会返回一个空指针，这种形式的new称为定位new，定位new表达式允许我们向new传递额外参数。这个例子中传入的是一个由标准库定义的名为nothrow的对象，意思就是不抛出异常。这个都定义在头文件new中

　　new运算符包含两个动作：分配内存，构造对象。

　　delete运算符负责释放new运算符分配的内存，把它还给操作系统，delete也包含两个动作，销毁给定的指针指向的对象，释放对应的内存。

　　传给delete的指针必须是动态分配的内存或者是一个空指针，释放一块并非new分配的内存，或者将相同的指针释放多次，其行为是未定义的。

　　动态对象的生存期直到被释放时为止。（new/delete  new出来的指针被称为内置指针）

动态内存的管理里容易出现的几个问题：

1.忘记delete内存。忘记释放动态内存常会导致“内存泄漏”问题，因为这种内存永远不可能归还给自由空间了。

2.使用已经释放掉的对象。通过在释放内存后将指针置为空，有时可以检测出这种错误。如果不置为空，那么会产生空悬指针（野指针）。这会造成灾难性的后果。

3.同一块内存释放两次，当有两个指针指向相同的动态分配对象时，可能发生这种错误。如果对其中一个指针进行了delete操作，对象的内存就被归还给自由空间了，如果随后又对第二个指针进行delete操作，自由空间就可能被破坏。

shared_ptr和new的结合使用

　　主要用于shared_ptr的初始化。使用示例如下：

shared_ptr<int> sp1 = new int(0);            //这是错误的
shared_ptr<int> sp2(new int(0));              //这才是正确的写法

　　默认情况下，一个用来初始化智能指针的普通指针必须要指向动态内存，因为智能指针默认使用delete来释放它所关联的对象。

shared_ptr<T> p(q)	p管理内置指针q所指向的对象，q必须指向new分配的内存，且能够转换为T*
shared_ptr<T> p(u)	p从unqiue_ptr u那里接管了对象的所有权。将u置为空
shared_ptr<T> p(q,d)	p接管了内置指针q所指向的对象得到所有权。q必须能够转换为T*类型，p将使用可调用对象d来代替delete
shared_ptr<T> p(p2,d)	p是shared_ptr p2的额拷贝，唯一的区别是，p将可调用对象d来代替delete
p.reset()	若p是唯一指向其对象的shared_ptr，reset会释放此对象。
p.reset(q)	若传递了可选的参数内置指针q，会令p指向q，否则会将p置为空
p.reset(q,d)	传递了内置指针q和可调用对象d，那么会使用d来替代delete

　　不要使用get初始化另外一个智能指针或为智能指针赋值，get是用来给那些只能使用内置指针的地方来用的。

　　在使用reset之前，我们要检查自己是不是当前对象仅有的用户，如果不是，那么在使用之前要制作一份新的拷贝。函数退出的两种情况：正常退出和发生异常。无论哪种情况，局部对象都会被销毁。

智能指针使用规范：

• 不使用相同的内置指针值初始化或reset多个智能指针
• 不delete get返回的指针
• 不使用get()初始化或reset另一个智能指针
• 如果你使用了get()返回的指针，记住当最后一个对应的智能指针销毁后，你的指针就无效了
• 如果你使用智能指针管理的资源不是new分配内存，记住传递给它一个删除器。