【ChernoC++笔记】智能指针

智能指针（Smart pointers）是C++中的一种特殊类型，用于管理动态分配的内存资源。智能指针通过封装指针，并在适当的时机自动释放内存，从而避免内存泄漏和悬空指针等常见问题。

unique_ptr#

❓为什么叫做unique ptr？

unique_ptr不能复制：

如果复制一个unique_ptr，那么将会有两个指针指向同一块内存，其中一个死了就会释放这块内存，此时另一个指针指向了已经被释放的内存。

▶️unique_ptr的使用

*使用智能指针需要#include <memory>

std::unique_ptr<Entity> entity(new Entity);

unique_ptr不支持下面这种隐式构造，因为它的构造函数为explicit，需要显示构造。

// 不存在从 "Entity *" 转换到 "std::unique_ptr<Entity, std::default_delete<Entity>>" 的适当构造函数
std::unique_ptr<Entity> entity = new Entity();

▶️使用std::make_unique保证安全

如果构造函数抛出异常，可能会得到一个空悬指针导致内存泄漏。

// C++14支持make_unique
std::unique_ptr<Entity> entity = std::make_unique<Entity>();

▶️作用域指针，超出作用域时，它就会被销毁

{   
	std::unique_ptr<Entity> entity(new Entity);
} // 离开作用域时，entity指针自动销毁

▶️不能复制unique_ptr

// 无法引用 函数 "std::unique_ptr<_Tp, _Dp>::unique_ptr(const std::unique_ptr<_Tp, _Dp> &) [其中 _Tp=Entity, _Dp=std::default_delete<Entity>]" (已声明 所在行数:394，所属文件:"D:\\Programs\\mingw64\\lib\\gcc\\x86_64-w64-mingw32\\8.1.0\\include\\c++\\bits\\unique_ptr.h") -- 它是已删除的函数
std::unique_ptr<Entity> entity(new Entity);
std::unique_ptr<Entity> e0 = entity;

unique_ptr的定义中，删除了拷贝构造函数和拷贝构造符：

// Disable copy from lvalue.
unique_ptr(const unique_ptr&) = delete;
unique_ptr& operator=(const unique_ptr&) = delete;

shared_ptr#

▶️shared_ptr一般使用引用计数来实现

跟踪指针有多少个引用，当引用计数达到零，这块被指向的内存就被释放。

▶️使用std::make_shared提高效率

std::shared_ptr<Entity> sharedEntity(new Entity);

shared_ptr需要分配另一块内存（control block），用来存储引用计数。如果先创建一个new Entity，再传递给shared_ptr构造函数，必须做两次分配：先做一次new Entity的分配，然后是control block的分配。使用make_shared可以避免这一问题。

std::shared_ptr<Entity> sharedEntity = std::make_shared<Entity>();

make_shared 与 new 的区别：

new会导致内存碎片化，make_shared则不会。

new：先new后赋值的方式，是先在堆上分配一块内存，然后在堆上再建一个智能指针控制块，这两个东西是不连续的，会造成内存碎片化；

make_shared： make_shared的方式是直接在堆上新建一块足够大的内存，其中包含两部分，上面是内存（用来使用），下面是控制块（包含引用计数），然后用T的构造函数去初始化分配的内存。

▶️可以复制shared_ptr

std::shared_ptr<Entity> sharedEntity = std::make_shared<Entity>();
std::shared_ptr<Entity> e0 = sharedEntity;

▶️所有的shared_ptr死亡后，才会释放指向的内存

{
    std::shared_ptr<Entity> e0;
    {
        std::shared_ptr<Entity> sharedEntity = std::make_shared<Entity>();
        e0 = sharedEntity;
    } // 该作用域结束时，sharedEntity销毁，但Entity没有析构，因为e0仍持有对Entity的引用
} // 第二个作用域结束时，Entity才会析构

weak_ptr#

和shared_ptr搭配使用。

weak_ptr在复制shared_ptr时，不会增加引用计数。

{
    std::shared_ptr<Entity> e0;
    {
        std::shared_ptr<Entity> sharedEntity = std::make_shared<Entity>();
		    std::weak_ptr<Entity> weakEntity = sharedEntity;
    } // 该作用域结束时，Entity就已经析构了
}

C++智能指针weak_ptr详解