C++ 智能指针auto_ptr详解

1. auto_ptr 的设计动机:

 函数操作经常依照下列模式进行:

• 获取一些资源
• 执行一些动作
• 释放所获取的资源

那么面对这些资源的释放问题就会出现下面的两种情况:

• 一开始获得的资源被绑定于局部对象，那么当函数退出的时候，这些局部对象的析构函数被自动的调用，从而自动释放掉这些资源;
• 一开始获得的资源是通过某种显示手段获取，而且并没有绑定在任何对象身上，那么必须以显式的方式释放。这种情况常常发生在指针身上;

例子：

void f()
{
      ClassA* ptr = new ClassA();
      ...
      delete ptr;
}    

上述代码的真正的问题在于： 一旦在...中的某处发生异常，那么f()函数将立即退出，根本不会去调用函数尾端的delete语句。结果可能会造成内存的遗失，或者称为资源的遗失。

 

上述问题的一个解决方案是:

void f()
{
     ClassA*  ptr = new ClassA();

     try
    {
        ...  
    }
    catch(...)
    {
        delete ptr;
        throw; 
     }
     
     delete ptr;    
}

为了在异常发生时处理对象的删除工作，程序代码就会变得非常复杂和累赘！

为此，引入了智能指针的概念:

智能指针应该保证：无论在何种情形下，只要自己被销毁，就一定要连带释放其所指向的资源。由于智能指针本身就是区域变量，所以无论是正常推出，还是异常推出，它都一定被销毁，auto_ptr正是这种指针。

auto_ptr是这样的一种指针: 它是"其所指向的对象"的拥有者。所以，当身为对象拥有者的auto_ptr被销毁时，该对象也将被销毁。auto_ptr要求一个对象只能有一个拥有者，严禁一物二主。（天地之间物各有主，苟非吾之所有，虽一毫而莫取）。

下面我们通过一个实例来认识auto_ptr的使用:

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

using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(const string& psg);
        string getMsg();
    private:
        string msg;
};

Test::Test(const string& psg)
{
    msg = psg;
}

string Test::getMsg()
{
    return msg;
}

int main(void)
{
    std::auto_ptr<Test> ptr(new Test("This is the end of the world!"));
    cout<<ptr->getMsg()<<endl;
    return 0;
}

初始化一个auto_ptr时，将一个指针作为参数传递给auto_ptr的构造函数。而不能使用赋值操作符。

 

2. auto_ptr拥有权的转移:
auto_ptr所界定的是一种严格的拥有权观念。也就是说，由于一个auto_ptr会删除其所指向的对象，所以这个对象绝对不能被其他对象同时"拥有"。绝对不可以出现多个

auto_ptrs拥有同一个对象。

 

那么auto_ptr的copy构造函数和assignment操作符该如何运作呢?

另auto_ptr的copy构造函数和assignment操作符将对象的拥有权交出去！

    // initialize an auto_ptr with a new object
    std::auto_ptr<Test> ptr1(new Test("This is the end of the world!"));

    // copy the auto_ptr
    // ~ transfers ownership from ptr1 to ptr2
    std::auto_ptr<Test> ptr2(ptr1);

    cout<<ptr1->getMsg()<<endl;

上面对象的拥有权从ptr1交到ptr2的时候，再使用ptr1去getMsg的时候，会出现"段错误"提示。

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

using namespace std;

class Test
{
    public:
        Test(const string& psg,const int& id);
        ~Test();
        string getMsg();
    private:
        string msg;
        int id;
};

Test::Test(const string& psg,const int& pid)
{
    msg = psg;
    id = pid;
}

Test::~Test()
{
    cout<<"Delete "<<id<<" "<<endl;
}

string Test::getMsg()
{
    return msg;
}

int main(void)
{
    std::auto_ptr<Test> ptr1(new Test("This is ptr1",1));
    std::auto_ptr<Test> ptr2(new Test("This is ptr2",2));
    ptr2 = ptr1;
    return 0;
}

上面代码的结果是:

Delete 2
Delete 1

表明: 当ptr2被赋值前正拥有另一个对象，赋值动作发生时会发生delete，将该对象删除。